Scientists Used Human Cells To Make Self-Healing ‘Living Skin’ For Robots

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Androids, der er dels mennesker, dels robotter er en fast bestanddel af science fiction. Men de er nu et skridt tættere på virkeligheden, efter at forskere har skabt en levende hud til robotter ud fra menneskelige celler.

Dagens robotter, selvom den er humanoid i form, har en tendens til at have stive dele og hård plastik eller metal yderside. Mens nogle nu kommer med silikonegummibelægninger, der efterligner hudens udseende, er det stadig langt fra overbevisende, og de ligner ofte mere animerede mannequiner end mennesker.

Dette kan virke som kun et kosmetisk problem, men der er grunde til, at det kan være nyttigt at have robotter, der ligner os mere. Til at begynde med kunne det gøre det lettere for folk at interagere med robotter mere naturligt i situationer, hvor det er vigtigt at opbygge en form for relation, såsom sundhedspleje eller kundeservice.

Menneskelig hud er også et utroligt kraftfuldt organ – den er fuld af sensorer, der er langt mere sofistikerede end dem, vi kan konstruere; det er sejt og vandafvisende; og det er endda i stand til at hele sig selv, når det er beskadiget. At give robotter alle disse egenskaber kunne udvide repertoiret af opgaver, de kunne hjælpe os med, markant.

Det er grunden til, at japanske forskere besluttede at se, om de kunne bruge vævstekniske teknikker til at skabe en belægning til en robotfinger lavet af menneskelige hudceller. Den resulterende "levende hud" viste sig at tilpasse sig tæt til fingeren og holde på plads, når leddene bøjede, og var også både vandafvisende og selvhelbredende.

"Vores kreation er ikke kun blød som ægte hud, men kan reparere sig selv, hvis den skæres eller beskadiges på en eller anden måde," studieleder Shoji Takeuchi fra University of Tokyo sagde i en erklæring. "Så vi forestiller os, at det kunne være nyttigt i industrier, hvor in situ reparation er vigtig, ligesom menneskelignende kvaliteter, såsom fingerfærdighed og en let berøring."

Såkaldte "human-ækvivalenter", der er konstrueret af humane celler og strukturelle biomaterialer som kollagen, er blevet brugt i forskning og til hudtransplantationer i årevis. Men de er primært blevet dyrket i todimensionelle ark, og det har været svært at få dem til at skabe eller tilpasse sig 3D-strukturer.

I en nyere papir ind Matter, Takeuchi og hans kolleger skitserer en ny metode, hvor en stiv robotfinger nedsænkes i en kollagenhydrogel, der indeholdt humane dermale fibroblaster, den vigtigste celletype, der findes i hudens bindevæv. Denne belægning fik derefter lov til at udvikle sig, i løbet af hvilken tid fibroblasterne spredte sig gennem kollagenet og fik gelen til at krympe.

Dette fik belægningen til at klæbe tæt til robotfingeren, hvilket i det væsentlige skabte en primerbelægning, som forskerne derefter kunne så med epidermale keratinocytter, den mest almindelige slags celler i det yderste lag af menneskelig hud, epidermis.

Efter at dette ydre lag havde fået tid til at udvikle sig, udførte forskerne en række eksperimenter for at teste dets egenskaber. De viste, at den var elastisk nok til, at fingeren kunne bøje sig uden at rive, og at den også var vandafvisende, ligesom ægte hud. De viste endda, at det kunne hele sig selv, hvis et kollagenlag blev podet over sårstedet.

Den levende hud er dog stadig langt fra den ægte vare. Til at begynde med har den ingen blodforsyning, hvilket betyder, at den har brug for, at forskerne konstant leverer friske næringsstoffer og fjerner affaldsstoffer. Den mangler også mange af de komponenter, der gør menneskelig hud så kraftfuld, såsom svedkirtler, hårsække og det store udvalg af sensorer, der giver os mulighed for at registrere ting som tryk og varme.

Forskerne siger, at dette kun er et udgangspunkt, og de planlægger at udvide funktionaliteten og sofistikeringen af deres levende hud. Ud over at få robotter til at ligne os mere, mener forskerne, at deres forskningslinje kan få konsekvenser for fremtiden for avanceret fremstilling. På nuværende tidspunkt kæmper robotter med opgaver, der kræver en høj grad af fingerfærdighed, men at give dem mere menneskelignende manipulatorer kan hjælpe med at automatisere nogle af disse opgaver.

Det vil sandsynligvis vare noget tid, før forskerne er i stand til at efterligne alle hudens egenskaber, endsige skabe helkropsbelægninger fra robotter. Men denne forskning tyder på, at androider måske ikke er en så fantasifuld idé længere.

Billedkredit: Shoji Takeuchi/University of Tokyo

Tidsstempel: 13. Juni, 2022