Τεχνητοί… κρεμμυδο-μύες

Ο Ποπάι έκανε διάσημο το σπανάκι ως το λαχανικό που… χτίζει μυς. Ισως όμως τα λαχανικά μάς κάνουν μια ημέρα δυνατότερους χωρίς να χρειάζεται καν να τα τρώμε –απλώς θα αποτελούν μέσα στα εργαστήρια τη βάση για τη δημιουργία ενός νέου είδους τεχνητών μυών. Μια ομάδα στην Ταϊβάν ανακάλυψε ότι κύτταρα κρεμμυδιού επικαλυμμένα με… χρυσάφι λειτουργούν όπως ο πραγματικός μυϊκός ιστός –συσπώνται, εκτείνονται και λυγίζουν προς διαφορετικές κατευθύνσεις.

Μία από τις μεγάλες προκλήσεις για τους επιστήμονες που προσπαθούν να φτιάξουν τεχνητούς μυς είναι το να καταφέρουν να κάνουν τα υλικά τους στο εργαστήριο να λυγίζουν και να συστέλλονται ταυτοχρόνως, όπως οι ανθρώπινοι μύες. Οταν για παράδειγμα κάποιος «κάνει ποντίκι», οι δικέφαλοι βραχιόνιοι μύες του συστέλλονται αλλά επίσης λυγίζουν προς τα πάνω για να σηκώσουν τον πήχη.

Οι ερευνητές από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Ταϊβάν στην Ταϊπέι προσπαθούσαν λοιπόν να δημιουργήσουν έναν τεχνητό μυ ο οποίος θα μπορούσε συγχρόνως να λυγίζει και να συστέλλεται με αυτόν τον τρόπο. Είδαν ότι η δομή και οι διαστάσεις της «επιδερμίδας» του κρεμμυδιού, δηλαδή του «δέρματος» ακριβώς κάτω από την επιφάνειά του, ήταν πολύ παρόμοιες με τη μικροδομή που είχαν στο μυαλό τους.

Οι επιστήμονες με επικεφαλής τον Γουέν-Πιν Σιχ από το Τμήμα Μηχανικής και Εμβιομηχανικής έλαβαν αρχικώς ένα μόνο στρώμα επιδερμικών κυττάρων από ένα καθαρισμένο κρεμμύδι και το έπλυναν με νερό. Στη συνέχεια κατέψυξαν και αποξήραναν το στρώμα των κυττάρων του κρεμμυδιού ώστε να απομακρυνθεί το νερό χωρίς να «πληγούν» τα κύτταρα. Μέσω αυτής της διαδικασίας όμως η μικροδομή έγινε πιο εύθραυστη και άκαμπτη. Ετσι προσέθεσαν ένα οξύ με στόχο να απομακρύνουν μια πρωτεΐνη που έκανε άκαμπτα τα κύτταρα (ημικυτταρίνη) και να αποκαταστήσουν την ελαστικότητα του ιστού.

Προκειμένου να κάνουν την επιδερμίδα του κρεμμυδιού να κινείται όπως οι μύες οι ειδικοί εφήρμοσαν ηλεκτρισμό με χρήση ειδικού εξοπλισμού. Στο πλαίσιο αυτό κάλυψαν τη δομή με χρυσά ηλεκτρόδια ώστε να τη μετατρέψουν σε καλό αγωγό του ηλεκτρισμού –μάλιστα στο επάνω μέρος της δομής εφαρμόστηκε ένα στρώμα πιο λεπτών ηλεκτροδίων της τάξεως των 24 νανομέτρων ενώ στο κάτω μέρος ένα στρώμα πιο παχέων ηλεκτροδίων της τάξεως των 50 νανομέτρων. Σκοπός ήταν μέσω της εφαρμογής του ηλεκτρικού ρεύματος ο ιστός να αρχίσει να κάμπτεται και να συστέλλεται περισσότερο ή λιγότερο, όπως συμβαίνει και με τους ανθρώπινους μυς.

Ανάλογα με την ισχύ του ρεύματος που εφήρμοζαν οι ερευνητές, το κρεμμύδι εκινείτο όπως ένας κανονικός μυς. Μάλιστα, εφαρμόζοντας ρεύμα διαφορετικής ισχύος στο επάνω και στο κάτω μέρος της δομής, οι ειδικοί κατάφεραν να ελέγξουν το πώς καμπτόταν ο ιστός, όπως συμβαίνει και με τον ανθρώπινο.

Αυτή τη στιγμή ο έλεγχος των τεχνητών… κρεμμυδο-μυών απαιτεί εφαρμογή ρεύματος υψηλής τάσεως, γεγονός που αποτελεί πρόβλημα. Και αυτό διότι αν ο τεχνητός μυς ελέγχεται μια μέρα μέσω τσιπ υπολογιστών και πολύ μικρών μπαταριών –κάτι που είναι και το πιθανότερο σε περίπτωση που τοποθετηθεί κάποτε σε ανθρώπους ή και σε ρομπότ -, θα πρέπει να λειτουργεί με πολύ χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας.

«Οφείλουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τη δομή και τις μηχανικές ιδιότητες των κυτταρικών τοιχωμάτων του κρεμμυδιού ώστε να ξεπεράσουμε αυτό το εμπόδιο» ανέφερε ένας από τους ερευνητές στο «Smithsonian Magazine».

Μια άλλη μεγάλη πρόκληση για τους ερευνητές που παρουσίασαν τα ευρήματά τους στο επιστημονικό έντυπο «Applied Physics Letters» είναι το να παραμείνει στέρεα η επιδερμίδα του κρεμμυδιού. Παρότι στα πειράματα ο χρυσός την κράτησε θωρακισμένη, υπάρχουν φόβοι ότι μπορεί να περάσει υγρασία στη δομή με αποτέλεσμα να μη λειτουργεί πλέον σωστά.

Σε κάθε περίπτωση, πάντως, το ταπεινό κρεμμύδι φαίνεται να ξεπερνά άλλους σκοπέλους που αντιμετώπιζαν ως σήμερα οι επιστήμονες οι οποίοι επιχειρούσαν να δημιουργήσουν τεχνητούς μυς. Οι ως τώρα προσπάθειες αφορούσαν χρήση ζωντανών μυών, οι οποίοι όμως, όπως είναι επόμενο, έπρεπε να… παραμείνουν στη ζωή για να είναι λειτουργικοί. Τώρα με το λαχανικό δεν υπάρχει τέτοια ανάγκη.