Per costruire un cuore da zero c'è bisogno di una pastinaca robot

Tre anni fa Kit Parker ha visto una pastinaca ritrarsi dalla mano di sua figlia e ha avuto un’epifania: l’animale si è contratto proprio come un muscolo cardiaco.

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lug 8 2016, 1:01pm

I ricercatori guidano il piccolo robot attraverso un percorso a ostacoli. Immagine: Sung-Jin Park

Quando tre anni fa Kit Parker, studioso di fisiologia cardiaca, ha visto una pastinaca ritrarsi dalla mano di sua figlia, durante una visita all'acquario, ha avuto un'epifania. L'animale si è contratto proprio come un muscolo cardiaco.

"Con l'eccezione dei crostacei, i muscoli di quasi tutta la fauna marina sono costruiti per spostare fluidi—che si tratti di nuotare in acqua o spostare liquidi attraverso il corpo. Sono pompe muscolari, proprio come il cuore," mi ha spiegato al telefono Parker, che attualmente lavora all'università di Harvard.

L'intuizione di Parker si è poi evoluta in un vero progetto di ricerca in cui sta cercando di imitare la struttura in una pastinaca con un robot contenente vere cellule di topo, vive. I risultati sono stati pubblicati recentemente su Science. Lo scopo di Parker era dimostrare la possibilità di costruire un cuore artificiale da zero.

"Abbiamo studiato la pastinaca, per capirne meglio l'anatomia in modo da poter costruire un modello," mi ha detto Parker. "Abbiamo pensato che potevamo rimpiazzare l'elaborazione effettuata dal vero cervello della pastinaca con una speciale architettura dei tessuti e stimoli luminosi per ricreare i movimenti ondulatori."

Una pastinaca robot costruita a partire da cellule di topo. Immagine per gentile concessione di Karaghen Hudson e Michael Rosnach

La pastinaca robot, che Parker chiama "bestia sintetica," è lunga 16mm, pesa 10 grammi e contiene circa 200.000 cardiomiociti—cellule del tessuto cardiaco. I ricercatori hanno stesso queste cellule in cima al robot; traggono nutrimento dallo zucchero e dal sale in soluzione nel liquido in cui nuotano.

Il team ha modificato i cardiomiociti perché rispondano agli stimoli luminosi. Questo permette loro di utilizzare una luce pulsante per governare i movimenti del piccolo robot, orizzontali e verticali, guidandolo attraverso gli ostacoli. La pastinaca robot si sposta alla velocità di circa due millimetri per secondo.

"Il robot è vivo. Da un punto di vista funzionale e morfologico è una pastinaca, ma geneticamente è di un topo," ha dichiarato Parker. "Abbiamo passato oltre un decennio a cercare di capire se e come fosse possibile utilizzare cellule come materiale di costruzione."

Prossimamente il team inizierà a lavorare alla realizzazione di altri animali marini e forse a un primo modello di cuore.

"È un esercizio per noi, vogliamo diventare sempre più bravi a costruire pompe muscolari, così che in futuro potremo costruire cuori per i bambini malati," ha concluso Parker.

La pastinaca robot (a sinistra) e un'esemplare vero (a destra). Immagine: Karaghen Hudson