Скромные ящерицы предлагают неожиданный подход к созданию искусственных легких
Новое исследование Принстонского университета показывает, как коричневая анолисовая ящерица решает одну из самых сложных проблем природы — дыхание — с помощью предельно простого механизма.
В то время как легкие млекопитающих и птиц формируют сложную древовидную структуру за месяцы и годы в результате биохимических сигналов, легкое анолиса развивается всего за несколько дней. Процесс напоминает надувание мешочка-антистресса.
Как развивается легкое ящерицы
- На ранней стадии легкое представляет собой полую удлиненную мембрану, окруженную равномерным слоем гладких мышц.
- Клетки легкого выделяют жидкость, мембрана надувается и истончается, как воздушный шар.
- Давление заставляет мышечный слой сжиматься и распадаться на пучки волокон, образуя сетку в форме сот.
- Эластичная мембрана выпячивается через промежутки в этой сетке, образуя покрытые легкое бульбообразные выступы, заполненные жидкостью.
- На поверхности этих выступов происходит газообмен.
Весь процесс занимает менее двух дней и завершается в первую неделю инкубации. После вылупления воздух поступает в верхнюю часть легкого, циркулирует по полостям и выходит обратно.
Инженерное вдохновение
Эта скорость и простота представляют собой новую парадигму для биоинженерии. Исследователи создали рабочую реплику легкого:
- Мембрану отлили из силиконового материала Ecoflex.
- Её окружили напечатанными на 3D-принтере мышечными клетками, чтобы воспроизвести гофрированную структуру.
- Полученная искусственная система оказалась поразительно похожей на живой орган.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, впервые описывает развитие легкого рептилии. Оно показывает, что изучение биоразнообразия органов у разных организмов может дать инженерам новые инструменты для решения сложных задач, таких как регенерация тканей или создание искусственных органов.