Cientistas criam rins vivos a partir de impressão 3D

Pela primeira vez, cientistas conseguiram criar rins humanos vivos e funcionais através da impressão 3D. Na verdade os rins são miniaturas. No entanto, cerca de 90% de suas células permaneceram vivas, ou seja: o potencial para uso humano parece extremamente positivo.

Para produzir tantas células vivas, cultivam-se amostras de células de rim humano em grande volume, para depois misturá-las com hidrogel, um material rico em água e nutrientes que compõe a base dos rins impressos em 3D.

Posteriormente, as células impressas conseguem sobreviver por até quatro meses em laboratório, graças à fonte rica em nutrientes deste gel.

Como este processo envolve células vivas e em crescimento, ele é bem diferente da impressão em 3D que você conhece – aquela que usa plástico para formar objetos. De acordo com Xu Mingen, pesquisador e professor da Universidade Huazhong de Ciência e Tecnologia (China):

Isto é diferente da impressão 3D tradicional: para imprimir um copo, temos que encher o objeto com o material. Mas este método não funciona em células, por causa dos vasos sanguíneos e do fluido intersticial ao redor. Temos que reservar espaço suficiente para que elas cresçam.

Mais incrível, no entanto, é que estes adoráveis mini-rins funcionam exatamente da mesma maneira que os seus rins: eles podem quebrar toxinas humanas, metabolizar e secretar fluidos.

Tudo isso é uma notícia fantástica para os milhões de pacientes que necessitam de transplantes de órgãos a cada ano – dos quais apenas uma pequena fração recebe a cirurgia. Sim, talvez ainda demore alguns anos até que vejamos este método nos hospitais. Mas, a julgar pelo sucesso da versão em miniatura, estamos a caminho de imprimir novos órgãos a qualquer momento.

Fonte: Gizmodo

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Pó neural: uma frota de robôs microscópicos para ler seu cérebro

Esta semana, um grupo de pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA) publicou um estudo sobre nanorrobôs que entram em seu cérebro. E como eles teriam o tamanho de partículas de poeira, os robozinhos são chamados de “pó neural”. É claro.

O estudo avalia se é plausível existir uma interface cérebro-máquina composta de três partes. Primeiro, milhares de pequenos sensores com o tamanho de micróbios, o “pó neural”, que detectam os impulsos elétricos dentro de sua massa cinzenta – especificamente, dentro do seu córtex.

Em segundo lugar, para monitorar o pó neural, um transceptor ultrassom instalado entre o crânio e a pele. As partículas seriam alimentadas por piezoeletricidade: ou seja, as partículas convertem ondas sonoras em sinais elétricos.

Finalmente, um nódulo maior na superfície da sua cabeça traz uma bateria, o processamento de dados, e a capacidade de transmitir dados para um receptor próximo. A ideia é exposta no estudo“Poeira Neural: uma solução ultrassônica de baixo consumo de energia para interfaces crônicas cérebro-máquina”.

Os cientistas vêm experimentando sensores cerebrais há décadas. Mas a ideia da frota de microssensores que podem ser injetados (ou inalados!) para o cérebro é algo novo. De certa forma, é ameaçador, insinuando a ideia de uma tecnologia de vigilância tão pequena que você nem se daria conta dela.

Mas isso é uma versão extrema de como o pó neural poderia ser utilizado. Ele também pode fornecer uma interface para pessoas com deficiência interagirem com o mundo, ou um sistema de monitoramento de pacientes de neurologia – um passo para uma interface cérebro-computador verdadeiramente “invisível”.

Tecnicamente, o conceito de interface cérebro-computador existe desde a invenção da máquina deeletroencefalograma, mas decolou na década de 1970, quando pesquisadores da Universidade de Washington conectaram macacos a um medidor de biofeedback, que permitiam aos primatas controlar um braço robótico usando seus pensamentos.

A essência básica da tecnologia é o seguinte: cada vez que um neurônio emite um impulso, escapa um pouquinho de eletricidade. Os cientistas podem detectar, fora do seu crânio, esses sinais vazados – e eles conseguem decodificar esses sinais cada vez melhor. É assim que funcionam tecnologias como os sensores NeuroSky e outros sensores ligados a um capacete, ou direto na cabeça.

Mas muitos cientistas acreditam que capacetes (e até mesmo o Google Glass) são uma tecnologia de ponte: algo intermediário até que seja possível pensar “ligar luzes”, por exemplo. O maior problema técnico impedindo uma solução boa e não-invasiva é que os sensores cranianos são imprecisos, principalmente porque seu crânio é espesso. Conversando com Nick Bilton sobre o futuro da interface cérebro-computador (BCI), o neurocientista John Donoghue disse o seguinte:

As atuais tecnologias para o cérebro são como tentar ouvir uma conversa em um estádio de futebol usando um dirigível. Hoje, para realmente entender o que está acontecendo no cérebro, você precisa implantar cirurgicamente um conjunto de sensores no cérebro.

Portanto, o maior desafio para a BCI agora é reduzir gradualmente o tamanho dos sensores, para que eles não danifiquem o cérebro. Por exemplo. com um exército de sensores do tamanho de micróbios que, juntos, poderiam transmitir e receber dados em uma resolução muito maior – em outras palavras, pó neural.

Fonte: Gizmodo

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Bioengenheiros estão desenvolvendo Linguagem de programação para células

Drew Endy quer construir uma linguagem de programação para células.

Endy é o co-diretor do International Open Facility Advancing Biotechnology — BIOFAB, abreviando - onde ele é parte de uma equipe que está desenvolvendo uma linguagem que irá utilizar os dados genéticos para realmente programar células biológicas. Isso pode parecer coisa de ficção científica, mas o projeto já está em andamento, e a equipe pretende abrir o código da linguagem, para que outros cientistas possam usá-lo, modificá-lo e aperfeiçoá-lo.

O esforço faz parte de um movimento de varredura para agarrar os nossos dados genéticos e melhorar diretamente a maneira como nossos corpos se comportam - um processo conhecido como bioengenharia. O Supremo Tribunal afirma que a exploração dos genes podem ser patenteado, o mundo da tecnologia biológica está em uma encruzilhada, mas cientistas como Endy continuam a empurrar esta tecnologia para a frente.

Genes contêm informações que define a forma da função de nossas células, e algumas partes do genoma expressa-se da mesma maneira em diferentes tipos de células e organismos. Isso permitiria que Endy e sua equipe para construir uma linguagem que cientistas poderiam usar para projetar cuidadosamente a expressão do gene - o que eles chamam de "a camada entre o genoma e todos os processos dinâmicos da vida."

De acordo com Ziv Bar-Joseph, um biólogo computacional da Carnegie Mellon University, a expressão do gene que não é diferente da forma como os sistemas de computação falam uns com os outros. Você vê o mesmo comportamento no sistema após sistema. "Isso também é muito comum em computação", diz ele. De fato, desde os anos 60, os computadores foram construídos para operar tanto como células e outros sistemas biologicamente. Eles são operações independentes com formas padronizadas de informações sobre a negociação com o outro.

"Em biologia sintética, o equivalente a uma máquina virtual Java pode ser que você pode criar seu próprio compartimento em qualquer tipo de célula, para que o seu DNA de engenharia não iria correr à toa." - disse Drew Endy

O projeto BIOFAB ainda está nos estágios iniciais. Endy e a equipe estão criando o mais básico dos blocos de construção - a "gramática" para o idioma. Sua mais recente conquista, recentemente publicado na revista Science, tem sido a de criar uma maneira de controlar e amplificar os sinais enviados a partir do genoma da célula. Endy compara esse processo a um velho telégrafo.

"Se você quiser enviar um telégrafo de San Francisco a Los Angeles, os sinais iria ficar degradados ao longo do fio", diz ele. "Em algum momento, você tem que ter um sistema de revezamento que detecta os sinais antes que eles foram completamente ao ruído e, em seguida, amplificá-los de volta para continuar enviando-os ao longo de seu caminho."

E, sim, a idéia é construir um sistema que funciona em diferentes tipos de células. Nos anos 90, o mundo da computação procurou criar uma plataforma comum de programação para a construção de aplicações em sistemas distintos - uma plataforma chamada a máquina virtual Java. Endy espera duplicar o Java VM no mundo biológico.

"Software Java pode ser executado em várias plataformas de sistemas operacionais de hardware diferentes. A portabilidade vem da máquina virtual Java, o que cria um ambiente operacional comum através de uma diversidade de plataformas de tal forma que o código Java está sendo executado em um ambiente local consistente ", diz ele.

"Em biologia sintética, o equivalente a uma máquina virtual Java pode ser que você pode criar seu próprio compartimento em qualquer tipo de célula, assim o seu DNA de engenharia não iria correr à toa. Ele seria executado em um compartimento que forneceu uma caixa de areia comum para operar o seu código de DNA."

De acordo com Endy, essa noção começou com um grupo de estudantes de Abraham Lincoln High School, em San Francisco meia década atrás, e que agora ele está chamando para uma empresa comercial para recriar o Java da Sun Microsystems no mundo biológico.

No entanto, isso é o que Endy está atirando. A linguagem BIOFAB estará disponível livremente para qualquer um, e será um projeto colaborativo.

O progresso é lento, mas as coisas estão pegando. Neste ponto, a equipe pode obter células para expressar até dez genes de uma só vez com "muito alta confiabilidade." Um ano atrás, que levou mais de 700 tentativas de persuadir as células para fazer apenas um. Com a linguagem de programação para a direita, diz ele, isso deve expandir-se para cerca de uma centena ou mais até o final da década. O objetivo é fazer com que a linguagem insensível aos genes de saída de modo que as células vão expressar o que genes de um usuário quer, muito parecido com a função de impressão em um programa funciona independentemente de qual conjunto de caracteres que você alimentá-lo.

O que ele diz para aqueles que temem a criação de Frankencells - pesadelos biológicos que vai causar estragos em nosso mundo? "Isso poderia dar errado. Ele poderia ferir as pessoas. Isso poderia ser feito de forma irresponsável. Idiotas poderia abusar dela. Qualquer número de coisas são possíveis. Mas note-se que não estamos operando em um vácuo", diz ele. "Não há história de bons aplicativos que estão sendo desenvolvidos e regulamentos ser prático e ser atualizada conforme a tecnologia avança. Precisamos estar vigilantes quanto as coisas continuam a mudar. É a realidade chata do progresso."

Ele acredita que este trabalho não é só essencial, mas mais próximo da realidade do que o mundo percebe. "Toda a nossa civilização depende de biologia. Precisamos descobrir como melhor parceiro com a natureza para fazer as coisas que precisamos sem destruir o meio ambiente", diz Endy. "É um pouco de uma surpresa para mim que as pessoas não saem à margem de outras comunidades e ajudou mais diretamente e começou a construir este linguagem comum para a vida de programação. É o tipo de assuntos."

Fonte: Wired








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