Summary
Biyoilham iskelesi, mekanik olarak sağlam ve elektriksel iletken hidrojeller kullanılarak yumuşak bir fotolitografi tekniği ile imal edilir. Mikro desenli hidrojeller yönlü kardiyomiyosit hücre hizalama sağlar, aktüasyon özel bir yönde sonuçlanan. Esnek mikroelektrotlar da kendi kendini harekete geçiren bir kardiyak doku için elektrik kontrol edilebilirlik getirmek için iskele entegre edilmiştir.
Abstract
Mühendislik kas dokusu ve biyomalzemeler kullanarak canlı organizmaları taklit biyoilham yumuşak robotik sistemleri, özellikle biyomedikal araştırmalarda, mevcut biyorobotik paradigma devrim vardır. Yapay yaşam benzeri aktüasyon dinamiklerini yeniden yaratmak yumuşak robotik bir sistem için çok önemlidir. Ancak, aktüasyon davranışının hassas kontrolü ve atoması hala modern yumuşak robot sistemlerinin en önemli sorunlarından birini temsil etmektedir. Bu yöntem, mikro desenli bir iğne üzerinde kardiyak kas dokusunun kasılması ile aktive ve kontrol yaşam benzeri hareketleri ile elektrikle kontrol edilebilir yumuşak bir robot imal etmek için düşük maliyetli, yüksek ölçeklenebilir ve kullanımı kolay bir prosedür açıklar Ray benzeri hidrojel iskele. Yumuşak fotolitografi yöntemlerinin kullanılması, karbon nanotüpler (CNTs) gömülü jelatin metakril (CNT-GelMA) ile mikro desenli hidrojel bazlı iskeleler de dahil olmak üzere, yumuşak robotik sisteme birden fazla bileşenin başarılı bir şekilde entegre edilmesimümkün kılmaktadır. poli (etilen glikol) diacrylate (PEGDA), esnek altın (Au) mikroelektrotlar ve kardiyak kas dokusu. Özellikle, hydrogels hizalama ve mikro desen sting Ray kas ve kıkırdak yapısını taklit etmek için tasarlanmıştır. Elektriksel iletken CNT-GelMA hidrojel, kardiyomiyositlerin olgunlaşma ve daralma davranışını iyileştiren bir hücre iskelesi görevi görürken, mekanik olarak sağlam PEGDA hidrojeli tüm yumuşak robota yapısal kıkırdak benzeri destek sağlar. Metal bazlı mikroelektrotların sert ve kırılgan doğasını aşmak için, yüksek esnekliğe sahip ve kardiyomiyositlerin dayak dinamiklerini engellemeyi önleyebilen serpantin bir desen tasarladık. Dahil esnek Au mikroelektrotlar yumuşak robot genelinde elektriksel stimülasyon sağlamak, daha kolay kardiyak doku daralma davranışını kontrol etmek için yapım.
Introduction
Modern state-of-the-art yumuşak robotlar denizanası1gibi birçok canlı organizmaların hiyerarşik yapıları ve kas dinamikleri taklitedebilirsiniz,2, sting Ray2, ahtapot3, bakteri4, ve sperm5. Doğal sistemlerin dinamiklerini ve mimarisini taklit etmek hem enerjik hem de yapısal verimlilik açısından daha yüksek performans lar sunar6. Bu doğal dokunun yumuşak doğası ile doğal doğa ile ilgili (örneğin, 104-109 Pa arasında bir Young modülü ile deri veya kas dokusu) hangi özgürlük ve üstün deformasyon ve adaptasyon daha yüksek derecelerde sağlar standart mühendislik aktüatörler ile karşılaştırıldığında (örneğin, bir Genç modülü genellikle arasında 109−1012 Pa)6. Kardiyak kas tabanlı yumuşak aktüatörler, özellikle, mekanik tabanlı robotik sistem 7 ile karşılaştırıldığında kendi kendini harekete geçirerek yanı sıra otoonarım ve rejenerasyon için potansiyelleri nedeniyle üstün enerji verimliliği göstermek7. Ancak, yumuşak robotların imalatı, farklı fiziksel, biyolojik ve mekanik özelliklerle farklı bileşenlerin tek bir sisteme entegre edilmesi gereği nedeniyle zordur. Örneğin, tasarlanmış sentetik sistemlerin sadece yapısal destek sağlamakla kalmaması, aynı zamanda aktüasyon davranışlarını etkilemesi ve modüle etmesi yle birlikte, yaşayan biyolojik sistemlerle entegre edilmelidir. Buna ek olarak, birçok mikroüretim yöntemi, herhangi bir canlı bileşenin canlılığını ve işlevini azaltan sert/sitotoksik prosesler ve kimyasallar gerektirir. Bu nedenle, yumuşak robotların işlevselliğini geliştirmek ve davranışlarını kontrol etmek ve modüle etmek için yeni yaklaşımlar gereklidir.
İyi bir canlılık la yaşayan bileşenleri başarılı bir şekilde entegre etmek için, hidrojel bazlı iskele yumuşak bir robot un gövdesini oluşturmak için mükemmel bir malzemedir. Bir hidrojel fiziksel ve mekanik özellikleri kolayca kas dokuları gibi yaşayan bileşenler için mikroortamlar oluşturmak için ayarlanabilir8,9. Ayrıca, kolayca yüksek sadakat 1,2,10ile hiyerarşik yapılarınoluşturulması ile sonuçlanan, çeşitli mikroüretim teknikleri benimseyebilir. Esnek elektronik cihazlar, elektrikli stimülasyon ile davranışını kontrol etmek için yumuşak robot içine dahil edilebilir. Örneğin, Elektrojenik hücreleri (örneğin, kardiyomiyositler) oluşturmak için optogenetik teknikler, ışığa bağlı elektrofizyolojik aktivasyon gösteren, bir polidimethylsiloxane geliştirmek için kullanılmıştır (PDMS)-tabanlı yumuşak robotik sting ışını invitrobalık undulatory hareketini yeniden başardı 2 . Optogenetik teknikler mükemmel kontrol edilebilirlik göstermiş olsa da, sunulan çalışma geleneksel ve geleneksel bir simülasyon yöntemi olan elektriksel stimülasyon uyguluyor. Bunun nedeni, esnek mikroelektrotlar ile elektriksel stimülasyonun optogenetik tekniklere göre kolay ve basit olmasıdır, bu da kapsamlı gelişim süreçleri gerektiren11. Esnek elektronik cihazların kullanımı uzun vadeli stimülasyon ve standart / basit üretim süreçlerinin yanı sıra tasnif biyouyumluluk ve fiziksel ve mekanik özellikleri12,13için izin verebilir.
Burada, tasarlanmış kardiyak kas dokusunun dövülmesiyle harekete geçen ve gömülü esnek Au mikroelektrotlar aracılığıyla elektriksel uyarılma ile kontrol edilen, biyoilham lı yumuşak bir robot imal etmek için yenilikçi bir yöntem salıyoruz. Yumuşak robot, batma ışınının kas ve kıkırdak yapısını taklit etmek üzere tasarlanmıştır. Sting ışını, diğer yüzme türlerine göre yapısı ve hareketini taklit etmesi nispeten kolay olan bir organizmadır. Kaslar in vitro bir elektrikiletken hidrojel mikrodesen kardiyomiyosit tohumlama tarafından yeniden oluşturulur. Daha önce bildirildiği gibi, GelMA hidrojel CNT gibi elektriksel iletken nano tanecikleri birleştiren sadece kardiyak doku elektriksel kaplin geliştirir, ama aynı zamanda mükemmel bir in vitro doku mimarisi vedüzenlemeneden 8,9. Kıkırdak eklemleri daha sonra tüm sistemin mekanik olarak sağlam substratı gibi davranan mekanik olarak sağlam PEGDA hidrojel deseni kullanılarak taklit edilir. Serpantin desenli esnek Au mikroelektrotlar, kardiyak dokuyu lokal ve elektriksel olarak uyarmak için PEGDA desenine gömülür.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'ndaki tavsiyelere uygun olarak yürütülmüştür. Protokol, Brigham ve Kadın Hastanesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı.
1. GelMA sentezi
- 50 °C'de manyetik karıştırıcı kullanarak Dulbecco'nun fosfat tamponlu salininin (DPBS) 100 mL'sinde 10 g jelatini çözün.
- Jelatin prepolimer çözeltisini 50 °C'de 2 saat boyunca karıştırırken 8 mL metakrilik anhidrit ekleyin.
- Seyreltilmiş çözeltiyi diyaliz membranlarına aktarın (molekül ağırlığı kesme = 12-14 kDa) ve deiyonize (DI) suya yerleştirin. Yaklaşık 1 hafta boyunca 40 °C'de diyaliz yapın.
- Ara diyalizli GelMA prepolimer çözeltisini steril bir filtre (gözenek boyutu = 0,22 m) kullanarak filtreleyin ve çözeltinin 25 veya 30 mL'sini 50 mL tüplere aktarın ve -80 °C'de 2 gün saklayın.
- Dondurulmuş GelMA prepolimer çözeltisini 5 gün boyunca bir dondurucu kurutma makinesi kullanarak kurutun.
2. Poli (etilen glikol) diacrylate (PEGDA) prepolimer çözeltisinin hazırlanması
- PEGDA'nın 200 mg 'ı (toplam çözeltinin %20'si) (MW = 1,000) 5 mg (toplam çözeltinin %0,5'i) 2-hidroksi-4-(2-hidroksitoksi)-2-mpropetiliophenone (foto-initiator, PI) 1 mL DPBS'de çözün.
- Prepolimer çözeltiyi 80 °C'de 5 dk kuluçkaya yatırın.
3. GelMA kaplamalı CNT dağınık stok çözeltisinin hazırlanması
- DPBS 4 mL'de 80 mg GelMA (biyosürfaj olarak kullanılan) çözünve sonra GelMA prepolimer çözeltisine 20 mg COOH fonksiyonel multiduvarlı karbon nanotüpleri (MWCNTs) ekleyin.
- 1 saat (0.66Hz, 100 Watt) için MWCNT yüklü GelMA prepolimer çözeltisi sonicate.
NOT: Sonication işlemi sırasında çözelti sıcaklık artışı nedeniyle çözücü buharlaşmasını önlemek için ~ 15 °C bir su banyosunda batırılmalıdır.
4. %5 GelMA prepolimer solüsyonu içeren 1 mg/mL CNT hazırlanması
- 50 mg GelMA ve 5 mg (toplam çözeltinin %0,5'i) PI'yi 0,8 mL DPBS'de 80 °C'de 10 dakika çözün.
- Hazırlanan CNT stok çözeltisinin 0,2 mL'sini ekleyin (adım 3). Girdap ve 10 dakika boyunca 80 °C'de çözelti kuluçka.
5. 3-(trimethoxysilyl)propil metakrilat (TMSPMA) kaplı cam slayt hazırlanması
- Cam slaytları (kalınlık = 1 mm, boyut = 5,08 cm x 7,62 cm) saf etanolle yıkayın.
- Temizlenmiş slaytları dikey olarak 250 mL'lik bir kabın üzerine yıkayın ve 3 mL TMSPMA'yı şırınga kullanarak üzerlerine yayın. TMSPMA buharlaşmasını önlemek için alüminyum folyo ile kaplayın.
- Slaytları 80 °C'lik fırında 1 gün kuluçkaya yatırın.
- Saf etanol içine daldırma tarafından kaplanmış cam slaytlar yıkayın, sonra kuru.
- Alüminyum folyoya sarılmış kaplamalı cam slaytları oda sıcaklığında (RT) saklayın.
NOT: TMSPMA kaplamalı cam kaydırakların yüzeylerine dokunmayı en aza indirmeye çalışın.
6. Esnek Au mikroelektrotların imalatı
- Bilgisayar destekli tasarımı kullanarak bir gölge maskesi tasarla(Ek Dosya 3).
- Uydurmak ve bir gölge maskesi satın.
- Cam kaydırağı (kalınlık = 1 mm, boyut = 3 cm x 4 cm) aseton ve basınçlı hava tabancası ile kurulayın.
- Gölge maskesini çift taraflı bant kullanarak cam yüzeylere takın, ardından e-ışın buharlaştırıcıya koyun ve oda basıncı en az 10-6 Torr'a ulaşana kadar bekleyin.
NOT: İki bant parçası, camı barındıracak kadar kısa ve tüm deseni sığdıracak kadar büyük bir mesafede destek üzerine elle yerleştirildi. Bu adım yaklaşık 45-60 dakika sürer. - E-ışın evaporatör (örneğin, Denton EE-4, vakum = 10-6 Torr, güç = 2.6%, oran = 2 Å/ s) tarafından 200 nm kalınlığında Au tabakası deteve bir dikit testere makinesi (elektrot boyutu = 7,38 mm x 8,9 mm x 200 nm) kullanarak imal mikroelektrotları kesin.
7. Au mikroelektrot entegre mikro desenli çok katmanlı hidrojel iskele imalatı
NOT: Bu işlemin sonucu, mikro desenli PEGDA hidrojelinin alt tabakada olduğu, mikro desenli CNT-GelMA hidrojelinin üstte olduğu ve Au mikroelektrotların iki tabaka arasında olduğu bir membrandır. Bu konfigürasyon elektrot için daha iyi bir esneklik sağlar ve kırılma riskini sınırlar.
- Mikro desenli PEGDA (1st photomask) ve CNT-GelMA hidrojel(2. fotomaske) katmanları oluşturmak için iki fotokopi tasarlar ve üretin. Bkz. Ek Dosya 2-3. Tasarım CAD yazılımı kullanılarak yapılabilir.
NOT: Bkz. Şekil 2B, E. - TMSPMA kaplamalı bir cama bir kat ticari görünmez bant (Kalınlık: 50 μm) istifleyerek yapılan 50 μm boşluk yerleştirin. TMSPMA kaplı camın üzerine %20 PEGDA prepolimer çözeltisinin 15 μL'sini dökün ve altın mikroelektrotile kaplayın. 1. fotoğraf maskesini altın mikroelektrotun üzerine cam kaydırak (mikro desenli PEGDA) yerleştirin ve tüm yapıyı UV ışığına (320-390 nm filtreli 200 W cıva buharı kısa ark lambası) 800 mW yoğunlukta ve 8 cm mesafede 110 s'ye maruz bırakın.
NOT: Bkz. Şekil 1A. - Cam kaydırağı çevreleyen DPBS ekleyin ve au ile mikro desenli PEGDA hidrojeli olan cam kaydırağı elde etmek için 5-10 dakika sonra kaplamasız cam yüzeyden Au mikroelektrotlarla birlikte mikro desenli PEGDA hidrojelini ayırmak mikroelektrotlar.
NOT: Bkz. Şekil 1B. TMSPMA kaplama sıcamı sayesinde yapı kaplamasız cam alt tabakadan TMSPMA kaplamalı kaplamaya aktarılır. Au mikroelektrotlar bu adımda kolayca kırılabilir çünkü dikkatle ayırın(Şekil 3). - Petri kabının altına iki kat ticari saydam bant (kalınlık = 50 μm) istifleyerek yapılan 100 μm'lik boşluklar yerleştirin. Boşluk lar arasında 20 μL CNT-GelMA prepolimer çözeltisi yatırın ve 7.3'te elde edilen cam kaydırağı çevirin ve yapışkan bantla çanağa sabitleyin.
- Cihazı ters çevirin ve2. UV ışığı altında 800 mW yoğunlukta ve 200 s için 8 cm mesafede teşvin.
NOT: Bkz. Şekil 1C. 2. maskenin hizalanması önemlidir. - Elde edilen iskeleyi DPBS ve %10 fetal büyükbaş hayvan serumu (FBS) içeren hücre kültürü ortamı ile yıkayın.
- Hücreleri tohumlamadan önce 37 °C'lik kuluçka makinesinde bekletin.
8. Yenidoğan sıçan kardiyomiyosit izolasyonve kültür
- Enstitü'nün Hayvan Bakımı Komitesi tarafından onaylanan protokolleri takip eden 2 günlük Sprague-Dawley farelerinin kalplerini izole edin8.
- Soğuk bir odada HBSS EDTA olmadan% 0.05 tripsin içinde shaker bir gecede (yaklaşık 16 saat) kalp parçaları koyun.
- Bir pipet tabancası ile kalp parçaları toplamak ve tripsin miktarını en aza indirmek, sonra sıcak kardiyak medya 10 mL ile 50 mL tüp koymak (10% FBS, 1% P / S, 1% L-glutamin).
- Girdap yavaş yavaş (~ 60 rpm) 7 dk. 10 mL pipet ile tüp ten dikkatli bir şekilde medya çıkarın ve tüp içinde kalp parçaları bırakın 37 ° C su banyosunda.
- HBSS'de %0,1 kollajenaz tip 2'nin 7 mL'sini ekleyin ve 10 dakika boyunca 37 °C'lik su banyosunda girdap layın.
- Kalp parçalarını bozmak için 10 mL pipet le 10 x hafifçe karıştırın. 1 mL'lik pipetle ortamı tüpten çıkarın.
- HBSS'de %0,1 kollajenaz tip 2'nin 10 mL'sini ekleyin ve 37 °C'lik su banyosunda 10 dakika boyunca hızlı bir şekilde (~120-180 rpm) girdap atın, ardından kalp parçalarının eriyip erimeip erimeyip erimeip çözülmeyip çözülmeyip çözülmeyip çözülmeyip çözülmeyip çözülmeyince kontrol edin.
- 10 mL pipetle karıştırın, son kalp parçalarını kırmak için 1 mL pipetle tekrarlayın.
- Çözelti homojen göründüğünde, yeni bir 50 mL boruya 70 m hücreli süzgeç yerleştirin ve pipet çözeltisini süzgeçe bir seferde 1 mL yerleştirin.
- Kalp hücre çözeltisini 180 x g'de 37 °C'de 5 dk'ya santrifüj edin.
NOT: Hala erimeyen bazı kalp parçaları veya mukus varsa, 8.7-8.9 adımlarını tekrarlayın. - Dikkatlice hücre pelet üzerinde tüm sıvı kaldırmak ve kardiyak ortamda 2 mL hücreleri yeniden askıya.
- Hücreleri yeniden askıya almak ve kırılmasını önlemek için tüp duvardan dikkatlice 2 mL kardiyak ortam ekleyin.
- Bir T175 şişesi içine sıcak kardiyak medya damla damla ile askıya hücreleri ekleyin. Şişeyi 37 °C'lik bir kuluçka makinesine 1 saat boyunca koyup kardiyak fibroblastların dibe takılmasını bekleyin.
NOT: Bu preplating adımda, kardiyomiyositler süspansiyon ortamda kalırken, kardiyak fibroblastlar şişeye bağlanır. - Kardiyomiyositiçeren şişeden medya toplayın ve 50 mL tüp içine koyun.
- Hücreleri sayın, sonra 37 °C'de 5 dk için 260 x g santrifüj.
- 7. adımda fabrikasyon yumuşak robotun üzerine hücreleri yeniden askıya alın ve tohumlayın. 1,95 × 106 hücre/mL konsantrasyonda kardiyomiyositlerle kardiyak ortam hacmini cihazın tüm yüzeyine damla damla damla dökün.
- Numuneleri 37 °C'de kuluçkaya yatırın ve tohumlamadan sonraki ilk ve ikinci gün %2 FBS ve %1 L-glutamin ile 5 mL hücre kültürü ortamı ile ortamı değiştirin. Ortamın rengi her değiştiğinde ortamı değiştirin.
9. Hizalama analizi için hücre boyama
- Ortamı çıkarın ve RT'de 5 dakika DPBS ile yıkayın.
- HÜCRELERI RT'de 20 dk için %4 paraformaldehit (PFA) kullanarak düzeltin. Daha sonra RT'de 5 dakika DPBS ile yıkayın.
- HÜCRELERI DPBS'de %0.1 triton ile 1 saat boyunca RT'de kuluçkaya yatırın.
- HÜCRELERI DPBS'de %10 keçi serumu ile 1 saat boyunca RT'de kuluçkaya yatırın.
- DPBS'de %10 keçi serumunda ~14-16 saat boyunca 4 °C'de primer antikor (sarkoerik α-aktinin ve connexin-43) ile hücreleri kuluçkaya yatırın.
- RT'de 5 dakika dpbs ile 3x yıkayın.
- RT 5 dakika DPBS ile 3x yıkayın, sonra 4',6-diamidino-2-fenilindole (DAPI) DI suda (1:1,000) 10 dakika IÇIN RT. WASH 3x DPBS ile 5 dk RT.
- Ters lazer tarama confocal mikroskop kullanarak floresan görüntüleri alın.
10. Aktüatör testi ve davranış değerlendirmesi
- Yumuşak robotta kardiyomiyositlerin kendiliğinden dövülmesi
- Biyoilham verici aktüatörleri 37 °C'de 5 gün kuluçkaya yatırın ve 1 ve 2. Günlük (5x ve/veya 10x) fotoğraf çekmek için ters optik mikroskop kullanın. Kontraktil aktivite başladığında (genellikle 3. gün civarında) saniyede 20 kare (5x ve/veya 10x) 30 s'lik bir süre boyunca mikroskobun canlı penceresinde video yakalama yazılımı kullanarak hücre hareketlerini kaydedin.
- 5. günde, bir kapak kaydırağı ile kenardan hafifçe kaldırarak membranları ayırın.
NOT: Hücreler güçlü bir dayak davranışı gösterirse, kontratlar kasılmalar mekanik eylem nedeniyle kendi kendine ayırAcak.
- Toplu elektrik sinyali stimülasyonu
- Tutucu olarak 3 cm aralıklı PDMS kullanarak, kardiyak ortamla dolu 6 cm Petri kabına platin (Pt) telli iki karbon çubuk elektrot yapıştırın. Sonra dikkatle Petri kabına yumuşak robot aktarın.
- 50 ms darbe genişliği, DC ofset değeri 0 V ve 0,5 ile 6 V arasında pik gerilim genliği ile kare dalga formu uygulayın. Frekans 0.5, 1.0 ve 2.0 Hz arasında değişir ve görev döngüsü sırasıyla %2.5, %5 ve %10 arasındadır. Ticari olarak kullanılabilen bir kamerayı kullanarak makro ölçekli kasılmaları kaydedin.
- Au mikroelektrotlarla elektriksel stimülasyon
- Au mikroelektrot entegre çok katmanlı hidrojel iskele imalatı sonra, gümüş macun kullanarak harici bir kare bağlantı noktasına rağmen Au elektrotlar iki bakır teller takın.
- 5 dakika boyunca 80 °C'de ince bir PDMS tabakası ile gümüş macunu kapatın. Daha sonra 45 °C'de bir sıcak plaka üzerine 5 saat boyunca PDMS'yi tam olarak birbirine bağlayın.
- Kardiyomiyosit tohumladıktan sonra, DC ofset değeri 1 V, 1,5 ve 5 V arasında pik gerilim genliği ve sırasıyla 0,5, 1,0 ve 2,0 Hz frekansları ile bakır tellere kare dalga elektrik selantı uygulayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Au mikroelektrot bazlı biyoilham lı yumuşak robotun geliştirilmesi için atılan adımların akış diyagramı
Yumuşak robot tasarımının amacı, en az karmaşıklığa sahip bir yüzme hareketini harekete kurabilen bir membran inşa etmekti. Yapı zaman içinde tekrar tekrar güçlü fleksiyonları sürdürebilmeli (yaklaşık 1 Hz) ve güçlü bir dayak elde ederken şeklini koruyabilmeli. Fotomaskeler kullanarak polimeri seçici olarak çapraz layarak, mikro desenli PEGDA hidrojel tabakası, esnek au mikroelektrot tabakası ve mikro desenli CNT-GelMA hidrojel tabakasından oluşan hiyerarşik yapılı bir iskele imal ettik. Protokolde açıklandığı gibi yumuşak robotun üretim prosedürünün şematik diyagramı ve gerçek görüntüleri Şekil 1'degösterilmiştir. Kısaca, gömülü Au mikroelektrotlu biyoesinlenen yumuşak robot için üç ana üretim adımı vardı: Birincisi, dahil Au mikroelektrotlu mikro desenli PEGDA hidrojel imal edilerek UV çapraz bağlama ile elde edilmiştir(Şekil 1A, B). İkinci olarak, Au mikroelektrotlardan oluşan çok katmanlı bir yapı, mikro desenli CNT-GelMA ve PEGDA hidrojelleri UVçapraz bağlama ile2. Son olarak, kardiyomiyositler yumuşak robota aktivasyon sağlamak için fabrikasyon üç katmanlı yapı üzerine tohumlanmış (Şekil 1D).
Yumuşak robotun farklı tasarımları
Yumuşak robotun şekline gelince, başlangıçta, iki farklı su hayvanının desenlerini biyotaklit ederek iki biyoilham şekli tasarladık. İlk tasarım bir karaibik denizyıldızı görünümü esinlenilmiştir(Şekil 2A, B, C), denizyıldızı iki boyutlu (2D) nesne içine basitleştirilmiş olabilir çünkü, sert bir omurgaya sahiptir, ve birlikte suda hareket etmek için birleştirir esnek bir parçası vardır, gerekli hareketi en aza indirmek. İkinci cihaz, 2B cihazda çoğaltılması kolay bir manta ışını(Şekil 2D, E, F)şekline dayanıyordu. Manta ışını benzersiz hareketleri kullanarak hızlı bir şekilde yüzebilir. Biz fotomaske adım sırasında çapraz bağlı olmak için azaltılmış karmaşıklık ile temel geometrik şekiller kullanarak manta ışını çizilmiş. Yapının orta hattı boyunca yer alan elektrot, dalgalı bir desenle tasarlanmış, böylece elektrik darbeleri ve esnekliği daha iyi yayıltılabilir(Şekil 2D). Biyoesinlenen yumuşak robotu geliştirmek için, manta ışınlarından esinlenilen şekil seçilmiş ve bu çalışmada iyice test edilmiştir.
Au mikroelektrotları CNT-GelMA ve PEGDA hidrojelleri arasına yerleştirme zorluğu
Fabrikasyon robot gövdesindeki 200 nm kalınlığındaki Au mikroelektrotların kapsülletilmesi, elektriksel uyarım sağlayarak yapıyı yerel olarak kontrol edebilir. CNT-GelMA ve PEGDA hidrojel desenlerinin doğrudan elektrot yüzeyinde uv çapraz bağlanması elektrotların delaminasyonuna engel olsa da, elektrotun yumuşak robota başarılı bir şekilde dahil olmasını garanti altına aldı. Ancak, PEGDA hidrojelleri üzerinde Au elektrodu aktarıldıktan sonra, dikdörtgen şekilli ve geniş genişliğe (>1 mm) sahip Au elektrodu, PEGDA hidrojelinin şişmesi nedeniyle üretim sürecinde kolayca kırıldı (Şekil 3A, B, C). Bu nedenle, mikroelektrotların PEGDA hidrojeline başarıyla aktarıldığından ve cnt-GelMA ve PEGDA hidrojelleri arasına sağlam ken gömülü olduğundan emin olmamız gerekiyordu. Bu nedenle, serpantin desenli Au mikroelektrotlar (kalınlık = 200 μm) yumuşak litografi ile tasarlanmış ve imal edilmiştir. Mikro desenli PEGDA hidrojelleri(Şekil 3D, E, F)üzerinde taşıma sonrasında elektrottaki kırık izlerini incelemek için farklı büyütme ve aşamaları olan faz kontrastmikroskop resimleri çekilmiştir.
Hidrojel mikro desenleri arasındaki aralığın optimizasyonu
Kardiyomiyosit tohumu CNT-GelMA tabakası desen uzaklıklarına göre farklı dayak davranışı göstermiştir(Şekil 4A, B). Bu, çizgilerin uzaklıklarına bağlı olarak membran yüzeyine bağlı hücrelerin farklı şekillerde atfedilebilir. 50 μm mesafe durumunda, hücreler çok paketlenmiş ve istenilen organize yapılandırma yoktu. Kanatlarda kısmen birbirine bağlı ve hizalı olmayan hücrelerin hepsi aynı anda yüzme hareketine katkıda bulunmuyordu. Bu nedenle, kardiyomiyosit tarafından üretilen kuvvet kanatları bükmek için yeterli değildi. 150 μm mesafede, hücreler çok iyi hizalanmış edildi. Ancak, çoğunlukla oluk oturdu ve üst tabakalarda hücreler arasında birkaç ara bağlantıları vardı, zayıf dayak ile sonuçlanan. 75 μm mesafede, hücreler alt kısmında hizalanmış ve üst kısmında birbirine bağlı, en güçlü dayak gösteren. Buna ek olarak, kardiyomiyositlerin dinamik dayak sırasında yumuşak robotun geri dönüşü olmayan bir şekilde yuvarlanmasını önlemek için PEGDA hidrojel destek tabakasının desen aralığını 300 μm 'ye(Şekil 4C)optimize ettik. Son olarak, bu parametreleme işlemini takiben, 300 μm mesafe PEGDA desenleri ve 75 μm mesafe CNT-GelMA desenleri ile manta ışını şeklindeki membrana daha fazla odaklanmaya karar verdik. Mikro desenli PEGDA ve CNT-GelMA desenleri üzerindeki kardiyak doku da faz/kontrast görüntüleri ve F-aktin/DAPI konfokal görüntüleri ile gösterilmiştir(Şekil 4B).
Mikro desenli PEGDA ve CNT-GelMA hidrojelleri üzerinde kardiyak dokunun hareketinin analizi
Aktüatörün hareketini analiz etmek için, bir karbon çubuk elektrot kullanarak bir elektrik alanı uygularken Au mikroelektrotlar olmadan membran videoları aldı. Şekil 4D, daralma kayıtlarından alınan bazı kareleri gösterir. Manta ışını şeklindeki aktüatörün kanatları beklendiği gibi bükteğdiği açıkça görülüyordu. Kuyruk biraz düzleştirme ile yapı dengeleme ve kanatları güçlü ortasında kapanıyordu. Bazı membranlar yanlış hizalanmış mikro desenli CNT-GelMA ve PEGDA hidrojelleri nedeniyle kasışveken dönen bir hareket gösterdiler (Şekil 4E ve Video 1). Bu durumda, hareket bir öncekine göre daha az tanımlanmıştı ancak daralma hala dönen bir hareketin harekete geçilmesine izin verecek kadar güçlüydü. Bütün bir daireyi tamamlamak için toplam süre 45 s civarındaydı.
Çok katmanlı yumuşak robot kardiyomiyosit karakterizasyonu ve elektrikstimülasyon ile dayak davranışıkontrolü
Biyoesinlenen robotik sistemde kardiyomiyositlerin tohumlanması ve olgunlaşması(Şekil 5A),kardiyak dokunun CNT-GelMA desenleri yönünde hizalanması(Şekil 5B-E)hem F-aktin/DAPI hem de sacromeric/connexin-43/DAPI immünboyama ile gözlendi. Konfokal floresan görüntüleri, CNT-GelMA hidrojel deseninde iyi uzatılmış ve hizalanmış kardiyomiyositler gösterdi(Şekil 5B, C). Desenli alanlarda parsiyel tek taraflı sarcomere hizalaması ve birbirine bağlı sarcomere yapısı gözlendi (Şekil 5D). Mikroelektrotların hemen üzerinde yer alan kardiyak dokuların birbirine bağlı sarkometre yapıları da gözlenmiştir (Şekil 5E). Biyoesinlenen yumuşak robotu değerlendirmek için, işlevini iki yöntemle tespit ettik: İlk olarak, yumuşak robota, yapay atoklama ve dayak davranışını kontrol etmek için karbon çubuk elektrotlar olsa da, bifarmik bir elektrik darbesi uyguladık. İkinci olarak, au elektrotun en dış ucuna iki bakır tel bağladık. Au elektrota bağlı dış karbon elektrot veya bakır tel aracılığıyla elektriksel stimülasyon uyguladığımızda, uyarma eşik gerilimi farklı frekanslarda (0.5, 1.0 ve 2.0 Hz, Şekil 5F)farklıydı.
Şekil 1: Esnek Au mikroelektrotların entegrasyonu yoluyla elektrik sinyali ile kontrol edilen biyoilham lı çok katmanlı yumuşak robotun üretim sürecini gösteren şematik diyagram ve gerçek görüntüler. (A) PEGDA hidrojelinin 1adet fotomaske kullanılarak desenleme ve çapraz bağlanması. (B) Mikro desenli PEGDA hidrojeli, adım(A)sonra elde edilen TMSPMA camındaki kapsüllü Au mikroelektrotlar ile . (C)2 fotomaske kullanılarak CNT-GelMA desenli hidrojelin çapraz bağlanması. (D) Çok katmanlı yapı üzerinde kardiyomiyosit tohumlama. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Biyoilham yumuşak robotların tasarımı. (A) Gerçek denizyıldızı resmi ve üç boyutlu farklı görünümleri (3D) CAD modeli bileşenleri ve şeritler işaret. (B) CNT-GelMA deseni için maske tasarımı, PEGDA deseni ve denizyıldızı şekli için Au mikroelektrotlar. (C) Denizyıldızı şekli için mikro desenli CNT-GelMA ve PEGDA desenlerinin optik mikroskop görüntüsü. (D) Gerçek manta Ray resim ve bileşenleri işaret eden 3D CAD modelinin farklı görünümleri. (E) CNT-GelMA deseni için maske tasarımı, PEGDA deseni ve Manta ışını şekli için Au mikroelektrotlar, Su Ryon ve ark.10'unizniyle uyarlanmıştır. (F) Manta ışını şekli için mikro desenli CNT-GelMA ve PEGDA desenlerinin optik mikroskop görüntüsü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Esnek Au mikroelektrotların tasarımı. (A) Dikdörtgen şekilli ve geniş genişlikli uydurma Au elektrotların fotoğrafı. (B ve C) PEGDA hidrojellerine aktarılamamış Au elektrotların optik mikroskop görüntüleri. (D) Dalgalı Au mikroelektrotlar mikro desenli PEGDA hidrojeli üzerinde transfer edilen(E ve F)önce ve sonra. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Mikro desenli PEGDA ve CNT-GelMA hidrojellerinin optimizasyonu ve yumuşak robotların hareket analizi. (A) 50, 75 ve 150 μm aralıklı CNT-GelMA hidrojel desenindeki kardiyomiyositlerin optik görüntüleri. (B) Pegda ve CNT-GelMA hidrojel desenleri üzerinde 300 μm ve 75 μm aralıklı kardiyomiyositlerin optik görüntüleri ve F-aktisin/DAPI boyama. (C) Biyoilhamlı ların yuvarlanan morfolojileri, mikro desenli PEGDA hidrojeli ile ve 300 μm aralıklı. (D) Elektrik uyarıcı uygulanırken kaydedilen serbest duran biyoesinlenen yumuşak robot video çerçeveleri. (E) Videodan alınan dört farklı kareden oluşan kolaj, yumuşak robotun dönme hareketini kaydeder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Au mikroelektrot dahil yumuşak robot kardiyomiyosit karakterizasyonu ve elektrikstimülasyon ile dayak davranışı kontrolü. (A) Pegda ve CNT-GelMA hidrojelleri arasında kapsüllenmiş Au mikroelektrotlar üzerindeki kültürlü kardiyomiyositlerin optik mikroskop görüntüsü. (B) CNT-GelMA hidrojel mikropatında iyi uzatılmış ve hizalanmış kardiyomiyositleri gösteren F-aktin/DAPI floresan görüntüsü. (C-E) Konfokal floresan görüntüleri, fabrikasyon yumuşak robotta sarcomere hizalama ve birbirine bağlı sarcomere yapılarını gösterir: (C ve D) CNT-GelMA hidrojel mikrodesen üzerinde kültürlü kardiyomiyositler, ve (E) Au mikroelektrotların yakınında. (F) Karbon çubuk elektrot ve gömülü Au mikroelektrotlar ile elektriksel stimülasyon uygulanırken farklı frekanslarda (0.5, 1.0 ve 2.0 Hz) gerekli uyarma eşik gerilimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Video 1. Bu videoyu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklayın).
Ek Dosya 1. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).
Ek Dosya 2. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).
Ek Dosya 3. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu yöntemi kullanarak, gömülü Au mikroelektrotlar tarafından kontrol edilen çok katmanlı yapılandırılmış bir iskele üzerinde entegre kendi kendini harekete geçiren kardiyak doku ile batoid balık benzeri biyoesinlenen yumuşak bir robotu başarıyla üretebildik. PEGDA ve CNT-GelMA hidrojellerinden yapılmış iki farklı mikro desenli hidrojel katmanı sayesinde, biyoilham iskelesi iyi mekanik stabilite ve ideal hücre hizalaması ve olgunlaşması gösterdi. Bir sting ışınında iskelet mimarisinin kıkırdak eklemi olarak hizmet veren PEGDA desen tabakası, tüm robot gövdesi için mekanik destek sağlar. Özellikle, kardiyak doku daralma ve gevşeme sırasında mekanik stabilite yitirmiş, daralma sonrası membran gerginliği serbest bırakmak için yeteneği nedeniyle verimli dayak için izin verirken. Ayrıca, mikroelektrotların nanometrik kalınlığı (200 nm) ve serpantin deseni, kardiyak dokunun kasılmasını engellemeyebilecek veya etkilemeyecek kadar esnek olmalarını sağlamıştır(Şekil 2). Hidrojel yüzeyindeki mikroelektrotları herhangi bir kırılma olmadan kolayca aktarmak için, Au mikroelektrotlar cam üzerinde titanyum gibi herhangi bir yapışma tabakası olmadan imal edilebildi, bu da genellikle cam ile Au arasında güçlü yapışma oluşturmak için kullanılır. Bu arada, kardiyomiyosit eki ve hizalama için destek sağlayan CNT-GelMA tabakası, PEGDA hidrojel deseninin oryantasyonuna dik desenlerle yapılmıştır (Şekil 3). Olgunlaşma dan sonra, üst tabakadaki kardiyomiyositler tüm iskele için kendi kendine hareket sağladı. Dahil au esnek mikroelektrotların yerel elektriksel uyarımı sayesinde, robotun üzerindeki kardiyak dokuya zarar vermeden çırpma frekansını modüle edebilirdik. Bu üretim yönteminin öğrenilmesi ve çoğaltılması kolay olsa da, hala üzerinde durulması gereken üretim sürecinde teknik olarak zorlu birkaç adım vardır.
Yumuşak biyorobotun üretimi için beş kritik adım vardır: 1) GelMA hidrojelindeki CNT'lerin doğru dağılımı; 2) TMSPMA kaplamalı cam üzerinde PEGDA ve CNT-GelMA hidrojellerin başarılı UV crosslinking; 3) Au mikroelektrotların destek camından hidrojel desenine transferi; 4) destekleyici cam slayt aktüatör doğru kopması; 5) Au mikroelektrotlar ve dalga formu jeneratör bağlantısı için kullanılan teller arasında iyi bir elektrik teması oluşturulması.
Bozulmamış GelMA substratları ile karşılaştırıldığında, CNTs dahil gelişmiş mekanik özellikleri ve daha yüksek spontan senkron dayak oranları ve miyokard doku daha düşük uyarma eşiğine katkıda gelişmiş elektrofizyolojik fonksiyonları ile GelMA hidrojel sağlar9. CNT sitotoksisite sorunu sadece yüzey fonksiyonel CNT'ler kullanılarak değil, gelma hidrojel matrisindeki nanoyapıları 5.0 mg/mL9konsantrasyonuna kadar birleştirerek de önlenir. Aslında, CNTs yanakile GelMA hidrojel hidrofobik segmentleri arasındaki etkileşim hidrojel gözenekli matris CNTs kapsülleme yol14. Bu sadece potansiyel olarak toksik agregalar oluşturmalarını önler, ama aynı zamanda tuzlu çözeltilerde (örneğin, DPBS veya hücre kültürü ortamı) CNTs çözünürlüğünü artırır.
PEGDA ve CNT-GelMA hidrojelleri arasındaki Au mikroelektrotları başarılı bir şekilde birleştirmek için, her bir katmanın UV çapraz bağlantısına özel dikkat edilmesi gerekir. Özellikle PEGDA hidrojel tabakasındaki Au mikroelektrotların transferi için, soyma adımı sırasında elektrotların kopmasını önlemek için hidrojel çözeltisinin tüm elektrot alanını kapadığından emin olmak gerekir. Bu nedenle, TMSPMA cam kaplamanın kalitesi PEGDA hidrojelinin cam alt tabakasına en iyi şekilde yapışmasını garanti altına almak ve böylece mikroelektrotların transfer adımı sırasında kopmasını önlemek için temel dir.
Yöntemin bir diğer kritik adımı da biyoaktüatörün destekleyici cam kaydıraktan ayrılmasıdır. Bu sorun, kardiyak dokuların spontan dayak senkron ve doğal cam slayt destek hidrojel soymak için yeterince güçlü olduğunda kolayca çözülebilir. Bu nedenle, daha önce bildirildiği gibi, fonksiyonel ve senkron kardiyak doku organizasyonu için uygun belirli bir hücre hizalama ikna etmek için hidrojel desenleri optimize etmek için esastır.
Mikro elektrotları dalga formu jeneratörüne elektriksel olarak bağlamak için mikroelektrotlar üzerinde elektrik bağlantıları oluşturulmalıdır. Bu adımda, sitotoksik etkileri önlemek için bakır tel mikroelektrotlar temas için kullanılan gümüş tutkal tamamen kapsüllemek için önemlidir. Bu başarıyla elektrik kontak üstüne PDMS ince bir damla yatırarak elde edilir.
Bu yöntem, karmaşık üretim süreçleri, uzun üretim süreleri ve optogenetik araçların potansiyel toksisitesi gibi mevcut optogenetik tekniklerin sınırlamalarının üstesinden gelmekle kalmamış, aynı zamanda hücre bazlı düşük maliyetli ve kullanımı kolay teknikler kullanılarak gerçek zamanlı uyarılma yol açan aktüatörler. Mevcut biyoilham aktüatörlerimizin tasarımı ileri itme gücü üretemese de, otonom hücre tabanlı robotlar alanındaki başarısı büyük ilgi çekebilir. Bu yöntem aynı zamanda tüm robot gövdesi için kablosuz olarak güçlendirilmiş implante edilebilir yamalar geliştirilmesine de katkıda bulunabilir. Bu yöntem, esnek RF devrelerinin doğrudan hidrojel bazlı iskeleye entegrasyonuna rağmen yumuşak biyorobotların gelecekteki kablosuz elektriksel uyarılmasının önünü açmaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan.
Acknowledgments
Bu makale Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01AR074234, R21EB026824, R01 AR073822-01), Brigham Araştırma Enstitüsü Stepping Strong Yenilikçi Ödülü ve AHA Yenilikçi Proje Ödülü (19IPLOI34660079) tarafından finanse edilmiştir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 250 mL Beaker | PYREX | 1000-250CNEa | |
| 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone | Sigma-Aldrich | 410896 | |
| 3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate | Milipore | M6514 | |
| 37° Water bath | VWR | W6M | |
| 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Sigma-Aldrich | D9542 | |
| 50mL Conical Centrifuge Tubes | Falcon | 14-959-49A | |
| 70 µm Cell Strainer | Falcon | 352350 | |
| 80° incubator | VWR | 1370GM | |
| Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG (H+L) | Invitrogen | A11029 | |
| Alexa Fluor 594 goat anti-rabbit IgG (H+L) | Invitrogen | A11037 | |
| Alexa Fluor 488 Phalloidin | Invitrogen | A12379 | |
| Antibiotic/Antimycotic solution | ThermoFisher Scientific | 15240062 | |
| Anti-Connexin 43/GJAI antibody | Abcam | ab11370 | Rabbit polyclonal |
| Anti-Sarcomeric α-actinin | Abcam | ab9465 | Mouse monoclonal |
| Benchtop Freeze Dryers | Labconco | 77500-00 K | |
| Biosafety cabinet | Sterilgard | A/B3 | |
| Carbon rod electrodes | SGL Carbon Group | 6971105 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5804 | |
| CO2 incubator | Forma Scientific | 3110 | |
| Collagenase, Type II, Powder | Gibco | 17-101-015 | |
| Confocal Microscope | Zeiss | LSM 880 | |
| COOH Functionalized Carbon Nanotubes | NanoLab | PD30L5-20-COOH | |
| Dicing saw machine | Giorgio Technology | DAD-321 | |
| DMEM, High Glucose | Gibco | 11-965-118 | |
| DPBS without Calcium and Magnesium | Gibco | 14-190-144 | |
| E-beam evaporator | CHA | 57367 | |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10-437-028 | |
| Gelatin | Sigma-Aldrich | G9391 | Type B, 300 bloom from porcine skin |
| Glass slide | VWR | 48382-180 | |
| HBSS without Calcium, Magnesium or Phenol Red | Gibco | 14-175-079 | |
| Inverted optical microscope | Olympus | CK40 | |
| Magnetic hotplate | Corning | PC-420 | |
| methacrylic anhydride | Sigma-Aldrich | 276695 | Contains 2,000ppm topanol A as inhibitor |
| Nunc EasYFlask 175cm2 | ThermoFisher Scientific | 159910 | |
| Olicscope | Siglent | SDS1052DL+ | |
| Paraformaldehyde Aqueous Solution -16% | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
| PDMS SYLGARD 184 | Sigma-Aldrich | 761036 | |
| Photomask | Mini micro stencil inc | ||
| Platinum wire | Alfa Aesar | AA43014BU | |
| Polyethylene glycol dimethcrylate | Polysciences Inc. | 15178-100 | |
| Regenerated Cellulose Dialysis Tubing | Fisherbrand | 21-152-14 | |
| Silver Epoxy Adhesive | MG Chemicals | 8330S | |
| Stericup Quick Release-GP Sterile Vacuum Filtration System | Millipore | S2GPU02RE | |
| Ultra sonicator | Qsonica | Q500 | |
| UV Curing System | OmniCure | S2000 | |
| Vortex mixer | Scientific Industry | SI-0246A | |
| Waveform generator | Agilent | 33500B | |
| Wrap Aluminium foil | Reynolds | N/A |
References
- Nawroth, J. C., et al. A tissue-engineered jellyfish with biomimetic propulsion. Nature Biotechnology. 30 (8), 792-797 (2012).
- Park, S. J., et al. Phototactic guidance of a tissue-engineered soft-robotic ray. Science. 353 (6295), 158-162 (2016).
- Laschi, C., et al. Soft Robot Arm Inspired by the Octopus. Advanced Robotics. 26 (7), 709-727 (2012).
- Alapan, Y., et al. Soft erythocyte-based bacterial microswimmers for cargo delivery. Science Robotics. 3 (17), 4423 (2018).
- Magdanz, V., Sanchez, S., Schmidt, O. G. Development of a Sperm-Flagella Driven Micro-Bio-Robot. Advanced Materials. 25 (45), 6581-6588 (2013).
- Rus, D., Tolley, M. T. Design, fabrication and control of soft robots. Nature. 521 (7553), 467-475 (2015).
- Holley, M. T., Nagarajan, N., Danielson, C., Zorlutuna, P., Park, K. Development and characterization of muscle-based actuators for self-stabilizing swimming biorobots. Lab Chip. 16 (18), 3473-3484 (2016).
- Shin, S. R., et al. Aligned Carbon Nanotube–Based Flexible Gel Substrates for Engineering Biohybrid Tissue Actuators. Advanced Functional Materials. 25 (28), 4486-4495 (2015).
- Shin, S. R., et al. Carbon-nanotube-embedded hydrogel sheets for engineering cardiac constructs and bioactuators. ACS Nano. 7 (3), 2369-2380 (2013).
- Shin, S. R., et al. Electrically Driven Microengineered Bioinspired Soft Robots. Advanced Materials. 30 (10), 1704189 (2018).
- Tye, K. M., Deisseroth, K. Optogenetic investigation of neural circuits underlying brain disease in animal models. Nature Reviews Neuroscience. 13 (4), 251-266 (2012).
- Feinberg, A. W., et al. Muscular thin films for building actuators and powering devices. Science. 317 (5843), 1366-1370 (2007).
- Jia, Z., et al. Stimulating cardiac muscle by light: cardiac optogenetics by cell delivery. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 4 (5), 753-760 (2011).
- Shin, S. R. Carbon Nanotube Reinforced Hybrid Microgels as Scaffold Materials for Cell Encapsulation. ACS Nano. , (2013).
