Kutatók több évtizede kísérleteznek mikroelektromechanikai rendszerek (MEMS) élő anyagokkal történő összekapcsolásával, kezdetleges kibernetikus organizmusok (cyborgok) létrehozásával. A gyógyszeradagolástól az optikai és elektrokémiai érzékelőkig, vagy a chipeken lévő szervekig (organs-on-chips), ma már sok Bio-MEMS (biomedikális MEMS) alkalmazás létezik.

A japán RIKEN Központ biorendszerek dinamikáját tanulmányozó tudósai és a tokiói Denki Egyetem szakemberei különleges pici mikrochipet fejlesztettek – az eszközt teljes mértékben élő földigiliszta izmai működtetik, azaz nincs szükség elektromosságra.

Munkájuk az első élő sejtekkel funkcionáló mikrochip-szelep.

A földigiliszta izomszövetei erőteljesen összehúzódnak, és a hatás több másodpercig fenntartható. Elektromosan kontrollált szelepekkel ellentétben, ebben az esetben nincs szükség külső erőforrásra, például elemekre.

Az eszköz sebészi implantátumoknál lehet hasznos. A saját chipre integrált mikropumpa terven alapuló kutatás bizonyítja, hogy az elképzelés kivitelezhető.

A mechanikában egy aktuátor a gép szerkezetét annak mozgatásával, például a szelep ki- és bezárásával irányító része. Erőforrásra és vezérlőjelre, általában elektromos áramra vagy valamilyen folyadék nyomására van szüksége hozzá.

Izmok aktuátorokként való használatának a legnagyobb előnye, hogy úgy működtethetők, mint az élő testek: vegyi úton. Az összehúzódásra utasító jel az idegsejtek által továbbított speciális (acetilkolin) molekula, az energiaforrás pedig az izomsejtekben lévő adenozin-trifoszfát (többfunkciós nukleotid, a sejten belüli energiaátvitel legkisebb molekuláris egysége).

„Rendszerünk egyrészt külső erőforrás nélkül, másrészt más savakkal irányított szelepekkel ellentétben, az élő szervezetekben bőségesen megtalálható molekulákkal működik. Ezért biobarát, és azokban az egészségügyi alkalmazásokban kifejezetten előnyös, amelyek az elektromosságot csak nehézségek árán tudják használni, vagy a használat nem ajánlott” – magyarázza Yo Tanaka, a kutatást ismertető tanulmány egyik szerzője.

A szakemberek bizakodnak, hogy sok izomsejtet tudnak majd tenyészteni, és az izom ugyan gyengébb lesz, mint a természetes eredeti, de beültetéseknél ennek ellenére komoly előrelépés érhető el az új technológiával.