Krvou naplnená syntetická koža ušetrí dobrovoľníkov od svrbivých uštipnutí

Syntetická koža bola vyrobená z hydrogélu, zázračného gumovitého materiálu bohatého na vodu, ktorý sa skúma na rôzne účely. Jeho priekopníkmi boli bioinžinieri z Riceovej univerzity a 3D tlačou ho vytvorili na Fakulte verejného zdravia a tropickej medicíny na univerzite v Tulane. Hydrogélové náplasti sú vyplnené kanálikmi, ktoré napodobňujú krvné cievy, do ktorých možno vstrekovať rôzne tekutiny vrátane krvi ľudí a iných druhov.

Na otestovanie systému vedci vstrekli do hydrogélov teplú ľudskú krv a šesť náplastí umiestnili do plastového boxu naplneného komármi. Box bol vybavený aj kamerami, ktoré boli namierené na každú náplasť syntetickej kože. Tím potom použil model strojového učenia na analýzu videozáznamov a identifikáciu toho, či sa konkrétne komáre kŕmili krvou vo vnútri hydrogélov alebo nie. Program bol účinný pri rozlišovaní medzi dvoma stavmi komárov až v 92,5 % prípadov.

Ďalej výskumníci niektoré hydrogély natreli populárnym repelentom DEET, iné repelentom na rastlinnej báze a niektoré nechali bez náteru. Zistili, že v nádrži s nepotiahnutými kúskami syntetickej kože sa 13,8 % komárov živilo krvou. Aj keď je to pomerne nízka miera, výskumníci sa domnievajú, že to môže byť jednoducho otázka zväčšenia veľkosti náplastí, aby sa podporilo väčšie kŕmne správanie. Ďalšou možnosťou, ktorú navrhujú, je okrem krvi aj zahrievanie hydrogélov, keďže komáre priťahujú teplé povrchy. V nádržiach, kde sa použil DEET a repelenty na rastlinnej báze, sa žiadny z komárov nenakŕmil.

„Je to obrovská zmena,“ povedala Dawn Wessonová, docentka na Fakulte verejného zdravia a tropickej medicíny na univerzite v Tulane. „Ak môžeme študovať, ako sa komáre kŕmia, čo robia v procese kŕmenia, môžeme lepšie pochopiť ich potenciál prenášať choroby a prípadne urobiť niečo, čo im v kŕmení zabráni“.

Vedci tvrdia, že ich prelomový objav môže laboratóriám umožniť robiť viac experimentov pri nižších nákladoch, pretože nebudú musieť zamestnávať účastníkov štúdie ani nakupovať pokusné zvieratá. Tvrdia tiež, že tento vývoj by mohol priniesť štandardizovanejší prístup k testovaniu prenosu infekčných chorôb.

„Poskytuje konzistentnú a kontrolovanú metódu pozorovania,“ povedal Omid Veiseh, autor štúdie a odborný asistent bioinžinierstva na Riceovej univerzite. „Dúfame, že výskumníci to budú môcť využiť na identifikáciu spôsobov, ako v budúcnosti zabrániť šíreniu chorôb“.

Hoci hydrogél a systém strojového učenia sa už používajú vo Wessonovom laboratóriu na štúdium prenosu horúčky dengue, možným budúcim krokom by bolo použitie umelých kožných náplastí vo voľnej prírode a vyladenie tekutín vo vnútri hydrogélov, aby sa dalo pozrieť na to, ako sa správajú komáre, ktoré sa živia inými druhmi. Tím sa môže zamerať aj na štúdium iných druhov komárov.

„Všetky experimenty používali laboratórne kmene komárov a väčšina sa týkala jedného konkrétneho druhu: Aedes aegypti, prenášača vírusu žltej zimnice, vírusu dengue, vírusu Zika a ďalších,“ povedala Wessonová. „Optimalizácia našej experimentálnej platformy a modelu strojového učenia na štúdium iných druhov môže trvať dlhšie. Okrem toho, keďže správanie laboratórnych kmeňov sa niekedy líši od správania komárov vyskytujúcich sa vo voľnej prírode, bolo by dôležité overiť naše výsledky na populáciách voľne žijúcich komárov“.

„Celkovo naše výsledky naznačujú, že naša experimentálna platforma by sa mohla rozšíriť a prispôsobiť na skríning rôznych zlúčenín z hľadiska ich účinkov na komáre,“ dodal Veiseh.

Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Video na začiatku článku, ktoré si môžete pozrieť aj priamo TU, prináša viac informácií o štúdii od zúčastnených výskumníkov.