I ricercatori hanno sviluppato nanoparticelle in grado di penetrare nella retina neurale e fornire mRNA alle cellule dei fotorecettori il cui corretto funzionamento rende possibile la visione.

Gli scienziati dell’Oregon State University College of Pharmacy hanno dimostrato in modelli animali la possibilità di utilizzare nanoparticelle lipidiche e RNA messaggero, la tecnologia alla base dei vaccini COVID-19, per trattare la cecità associata a una rara condizione genetica.

Lo studio è stato pubblicato oggi (11 gennaio 2023) sulla rivista I progressi della scienza. È stato guidato dal professore associato di scienze farmaceutiche dell’OSU Gaurav Sahay, dallo studente di dottorato dell’Oregon State Marco Herrera-Barrera e dall’assistente professore di oftalmologia dell’Oregon Health & Science University Renee Ryals.

Gli scienziati hanno superato quella che era stata la principale limitazione dell’utilizzo di nanoparticelle lipidiche, o LNP, per trasportare materiale genetico ai fini della terapia della vista, facendole raggiungere la parte posteriore dell’occhio, dove si trova la retina.

I lipidi sono acidi grassi e composti organici simili tra cui molti oli e cere naturali. Le nanoparticelle sono minuscoli pezzi di materiale di dimensioni variabili da uno a 100 miliardesimi di metro. L’RNA messaggero fornisce istruzioni alle cellule per produrre una particolare proteina.

Con i vaccini contro il coronavirus, l’mRNA trasportato dagli LNP istruisce le cellule a creare un pezzo innocuo della proteina spike del virus, che innesca una risposta immunitaria dal corpo. Come terapia per la compromissione della vista derivante dalla degenerazione retinica ereditaria, o IRD, l’mRNA istruirebbe le cellule dei fotorecettori – difettose a causa di una mutazione genetica – a produrre le proteine ​​necessarie per la vista.

L’IRD comprende un gruppo di disturbi di varia gravità e prevalenza che colpiscono una persona su poche migliaia in tutto il mondo.

Gli scienziati hanno dimostrato, in una ricerca che ha coinvolto topi e primati non umani, che gli LNP dotati di peptidi erano in grado di passare attraverso le barriere negli occhi e raggiungere la retina neurale, dove la luce viene trasformata in segnali elettrici che il cervello converte in immagini.

“Abbiamo identificato un nuovo set di peptidi che possono raggiungere la parte posteriore dell’occhio”, ha detto Sahay. “Abbiamo usato questi peptidi per agire come codici postali per consegnare nanoparticelle che trasportano materiali genetici all’indirizzo previsto all’interno dell’occhio”.

“I peptidi che abbiamo scoperto possono essere usati come ligandi mirati direttamente coniugati a RNA silenzianti, piccole molecole per terapie o come sonde di imaging”, ha aggiunto Herrera-Barrera.

Sahay e Ryals hanno ricevuto una sovvenzione di 3,2 milioni di dollari dal National Eye Institute per continuare a studiare la promessa delle nanoparticelle lipidiche nel trattamento della cecità ereditaria. Condurranno la ricerca sull’uso degli LNP per fornire uno strumento di editing genetico che potrebbe eliminare i geni cattivi nelle cellule dei fotorecettori e sostituirli con geni correttamente funzionanti.

La ricerca mira a sviluppare soluzioni per le limitazioni associate all’attuale principale mezzo di consegna per l’editing genetico: un tipo di virus noto come virus adeno-associato o AAV.

“L’AAV ha una capacità di confezionamento limitata rispetto agli LNP e può provocare una risposta del sistema immunitario”, ha affermato Sahay. “Inoltre, non funziona in modo fantastico nel continuare a esprimere gli enzimi che lo strumento di modifica utilizza come forbici molecolari per eseguire tagli nel DNA da modificare. Speriamo di utilizzare ciò che abbiamo appreso finora sugli LNP per sviluppare un sistema di consegna dell’editor di geni migliorato”.

Riferimento: “Le nanoparticelle lipidiche guidate da peptidi forniscono mRNA alla retina neurale di roditori e primati non umani” 11 gennaio 2023, I progressi della scienza.
DOI: 10.1126/sciadv.add4623

Lo studio LNP guidato dai peptidi è stato finanziato dal National Institutes of Health. Hanno partecipato alla ricerca per l’Oregon State anche i docenti del College of Pharmacy Oleh Taratula e Conroy Sun, i ricercatori post-dottorato Milan Gautam e Mohit Gupta, gli studenti di dottorato Antony Jozic e Madeleine Landry, l’assistente di ricerca Chris Acosta e lo studente universitario Nick Jacomino, uno studente di bioingegneria al College di Ingegneria che si è laureata nel 2020.

Da un’altra testata giornalistica news de www.europeantimes.news

-0 C
Rome
sabato, Marzo 22, 2025
- Pubblicità -
notizieAmbienteIl robot che salta ispirato allo scoiattolo può attaccare un atterraggio su...

Il robot che salta ispirato allo scoiattolo può attaccare un atterraggio su un ramo

INFORMATIVA: Alcuni degli articoli che pubblichiamo provengono da fonti non in lingua italiana e vengono tradotti automaticamente per facilitarne la lettura. Se vedete che non corrispondono o non sono scritti bene, potete sempre fare riferimento all'articolo originale, il cui link è solitamente in fondo all'articolo. Grazie per la vostra comprensione.


Gli ingegneri hanno progettato robot che strisciano, nuotano, volano e persino strisciano come un serpente, ma nessun robot può tenere una candela a uno scoiattolo, che può parcheggiare attraverso un boschetto di rami, saltare attraverso pericolosi spazi vuoti ed eseguire atterraggi di punta sui rami più fluidi.

Università della California, Berkeley, biologi e ingegneri stanno cercando di rimediare a quella situazione. Sulla base degli studi sulla biomeccanica di salti e atterraggi scoiattoli, hanno progettato un robot saltante che può attaccare un atterraggio su un pesce persico stretto.

L’impresa, da segnalare nel numero del 19 marzo del diario Robotica scientificaè un grande passo nella progettazione di robot più agili, quelli che possono saltare tra le capriate e le travi di edifici in costruzione o robot in grado di monitorare l’ambiente in foreste aggrovigliate o baldacchini.

“I robot che abbiamo ora sono OK, ma come si portano al livello successivo? Come si fa a far navigare in un ambiente impegnativo in un disastro in cui hai tubi, travi e fili? Gli scoiattoli potrebbero farlo, nessun problema. I robot non possono farlo”, ha detto Robert Full, uno degli autori senior di carta e un professore di biologia integrativa all’UC Berkeey.

“Gli scoiattoli sono i migliori atleti della natura”, ha aggiunto Full. “Il modo in cui possono manovrare e fuggire è incredibile. L’idea è quella di cercare di definire le strategie di controllo che offrono agli animali una vasta gamma di opzioni comportamentali per eseguire imprese straordinarie e utilizzare tali informazioni per costruire robot più agili.”

Justin Yim, ex studente laureato della UC Berkeley e co-primo autore di The Paper, ha tradotto ciò che Full e i suoi studenti di biologia hanno scoperto negli scoiattoli a Salto, un robot a gambe con una gamba sviluppata all’UC Berkeley nel 2016 che potrebbe già sperare e parcheggiare e attaccare un atterraggio, ma solo su un terreno piatto. La sfida era quella di attaccare l’atterraggio mentre colpiva un punto specifico: una canna stretta.

“Se pensi di provare a saltare a un punto – forse stai facendo qualcosa come giocare a hopscotch e vuoi atterrare i piedi in un certo punto – vuoi attaccare quell’atterraggio e non fare un passo”, ha spiegato Yim, ora un assistente professore di scienze meccaniche e ingegneria presso l’Università dell’Illinois, Urbana Champaign (UIUC). “Se ti senti come se stessi per cadere in avanti, allora potresti tirarrine le braccia, ma probabilmente ti alzerai dritto per impedirti di cadere. Se ti senti come se stessi cadendo all’indietro e potresti dover sederti perché non si può fare il robot. Sta per oscillare, dovrebbe estendersi e alzarsi in alto. “

Usando queste strategie, Yim sta intraprendendo un progetto finanziato dalla NASA per progettare un piccolo robot a una gamba che potrebbe esplorare Enceladus, una luna di Saturno, dove la gravità è di un ettesimo a quella della Terra e un singolo luppolo potrebbe portare il robot la lunghezza di un campo di calcio.

Il nuovo design robot si basa su un’analisi biomeccanica degli sbarchi scoiattoli dettagliati in un documento accettato per la pubblicazione nel Journal of Experimental Biology e pubblicato online il 27 febbraio. Full è l’autore senior ed ex studente laureato Sebastian Lee è il primo autore di quel documento.

Miscelazione di biologia e robotica

Salto, abbreviazione di locomozione agile salatoriale su ostacoli del terreno, ha avuto origine un decennio fa nel laboratorio di Ronald Fearing, ora professore presso la scuola di specializzazione nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Scienze informatiche (CEE) della UC Berkeley. Gran parte della sua capacità di salto, parkouring e atterraggio è il risultato di una collaborazione interdisciplinare di lunga data tra studenti di biologia nel laboratorio polipedalico di Full e ingegneria nel laboratorio biomimetico di Biomimetic Milisystems.

Durante i cinque anni Yim era uno studente laureato in UC Berkeley – ottenne il suo dottorato di ricerca. In EECS nel 2020, con paura come suo consigliere, ha incontrato il gruppo Full ogni due settimane per imparare dai loro esperimenti di biologia. Yim stava cercando di sfruttare la capacità di Salto di atterrare in piedi su un punto piatto, anche all’aperto, per farlo colpire un bersaglio specifico, come un ramo. Salto aveva già un volano motorizzato o una ruota di reazione, per aiutarlo a bilanciare, per quanto gli umani spingono le braccia per ripristinare l’equilibrio. Ma non era sufficiente per attaccare un atterraggio diretto su un trespolo precario. Decise di provare a invertire i motori che lanciano Salto e usarli per frenare durante l’atterraggio.

Sospettando che gli scoiattoli abbiano fatto lo stesso con le gambe durante l’atterraggio, i team di biologia e robotica hanno lavorato in parallelo per confermarlo e dimostrare che avrebbe aiutato Salto ad attaccare un atterraggio. La squadra di Full ha strumentato un ramo con sensori che misuravano la forza perpendicolare al ramo quando uno scoiattolo atterrò e la coppia o la forza di svolta rispetto al ramo che lo scoiattolo applicò con i suoi piedi.

Il team di ricerca ha scoperto, basato su misurazioni di video e sensori ad alta velocità, che quando gli scoiattoli atterrano dopo un salto eroico, fondamentalmente fanno una verticale sul ramo, dirigendo la forza di atterrare attraverso la spalla in modo da sottolineare l’articolazione il meno possibile. Usando i cuscinetti in piedi, quindi afferrano il ramo e si svolgono per superare qualsiasi coppia in eccesso minaccia di inviarli o sotto il ramo.

“Quasi tutta l’energia – l’86% dell’energia cinetica – è stata assorbita dalle gambe anteriori”, ha detto. “Stanno davvero facendo i vani anteriori sul ramo, e poi il resto segue. Quindi i loro piedi generano una coppia di pull-up, se stanno andando sotto; se stanno per andare sopra la cima-sono superato, potenzialmente-generano una coppia di frenata.”

Forse più importante per l’equilibrio, tuttavia, hanno scoperto che gli scoiattoli regolano anche la forza di frenata applicata al ramo quando si atterrano per compensare il sopravvento o la metropolitana.

“Se vai alla sottolineatura, quello che puoi fare è generare meno forza di rottura; “Mentre se stai superando, vuoi fare il contrario – vuoi che le gambe generino più forza di rottura in modo da avere un’inerzia più grande e ti rallenta in modo da poter avere un atterraggio equilibrato.”

Eric Wang di Yim e UC Berkeley ha riprogettato il salto per incorporare forze di gamba regolabili, integrando la coppia della ruota di reazione. Con queste modifiche, Salto è stato in grado di saltare su un ramo e bilanciare una manciata di volte, nonostante il fatto che non avesse la capacità di afferrare i piedi, ha detto Yim.

“Abbiamo deciso di prendere il percorso più difficile e non dare al robot nessuna capacità di applicare qualsiasi coppia sul ramo con i suoi piedi. Abbiamo progettato specificamente una pinza passiva che aveva persino un attrito molto basso per ridurre al minimo quella coppia”, ha detto Yim. “Nel lavoro futuro, penso che sarebbe interessante esplorare altri pinze più capaci che potrebbero espandere drasticamente la capacità del robot di controllare la coppia che si applica al ramo ed espandere la sua capacità di atterrare. Forse non solo sui rami, ma anche su un terreno piatto complesso.”

In parallelo, Full sta ora studiando l’importanza della coppia applicata dal piede dello scoiattolo all’atterraggio. A differenza delle scimmie, gli scoiattoli non hanno un pollice utilizzabile che consenta una presa prensile, quindi devono palmare un ramo, ha detto. Ma questo potrebbe essere un vantaggio.

“Se sei uno scoiattolo inseguito da un predatore, come un falco o un altro scoiattolo, vuoi avere una presa sufficientemente stabile, dove puoi parcheggiare rapidamente da una filiale, ma non troppo salda”, ha detto. “Non devono preoccuparsi di lasciarsi andare, rimbalzano.”

I robot a gambe con una gamba possono sembrare impraticabili, dato il potenziale per cadere quando è fermo. Ma Yim dice che per saltare molto in alto, una gamba è la strada da percorrere.

“Una gamba è il numero migliore per saltare; puoi mettere il maggior potere in quella gamba se non distribuisci quel potere tra più dispositivi diversi. E gli svantaggi che ottieni dall’avere una sola riduzione della gamba mentre salti più in alto”, ha detto Yim. “Quando salti molte, molte volte l’altezza delle gambe, c’è solo un’andatura, e questa è l’andatura in cui ogni gamba tocca il terreno allo stesso tempo e ogni gamba lascia il terreno all’incirca nello stesso momento. Quindi a quel punto, avere più gambe è un po ‘come avere una gamba. Potresti anche usare solo quello.”

Altri coautori del Robotica scientifica Il documento temono e l’ex studente universitario UC Berkeley Eric Wang, ora studente laureato presso il MIT, e l’ex studente laureato Nathaniel Hunt, ora professore associato all’Università del Nebraska a Omaha. Coautori del J. Exp. Bio. La carta è Wang, Hunt, Fearing, professore associato di ingegneria meccanica della UC Berkeley Hannah Stuart e ex studenti della UC Berkeley Stanley Wang e Duyi Kuang. La ricerca è stata finanziata dall’Ufficio di ricerca dell’esercito americano (W911NF-18-1-0038, W911NF-1810327) e dal National Institutes of Health (P20GM109090).



Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com

- Pubblicità -
- Pubblicità -Newspaper WordPress Theme

Contenuti esclusivi

Iscriviti oggi

OTTENERE L'ACCESSO ESCLUSIVO E COMPLETO AI CONTENUTI PREMIUM

SOSTENERE IL GIORNALISMO NON PROFIT

Get unlimited access to our EXCLUSIVE Content and our archive of subscriber stories.

- Pubblicità -Newspaper WordPress Theme

Articoli più recenti

Altri articoli

- Pubblicità -Newspaper WordPress Theme

INFORMATIVA: Alcuni degli articoli che pubblichiamo provengono da fonti non in lingua italiana e vengono tradotti automaticamente per facilitarne la lettura. Se vedete che non corrispondono o non sono scritti bene, potete sempre fare riferimento all'articolo originale, il cui link è solitamente in fondo all'articolo. Grazie per la vostra comprensione.