科学者たちは人間の細胞を使ってロボットの自己修復「生きた皮膚」を作りました

プラトン再発行

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一部が人間で一部がロボットであるAndroidはサイエンス·フィクション。しかし、研究者が人間の細胞からロボット用の生きた皮膚を作り上げた後、それらは今や現実に一歩近づいています。

今日のロボット、たとえヒューマノイドの形をしていても、硬い部品と硬いプラスチックまたは金属の外面を特徴とする傾向があります。現在、皮膚の外観を模倣したシリコンゴムコーティングが施されているものもありますが、それでも説得力はなく、人間というよりはアニメのマネキンのように見えることがよくあります。

これは見た目の問題のように思えるかもしれませんが、私たちにより近いロボットを用意することが役立つ場合があるのには理由があります。まず、ヘルスケアやカスタマーサービスなど、何らかの関係を構築することが重要な状況で、人々がロボットとより自然に対話できるようにすることができます。

人間の皮膚も信じられないほど強力な器官です。それは、私たちが設計できるものよりもはるかに洗練されたセンサーでいっぱいです。丈夫で撥水性があります。損傷したときにも自分自身を癒すことができます。ロボットにこれらすべての機能を提供することで、ロボットが支援できるタスクのレパートリーを大幅に拡大できます。

そのため、日本の研究者は、組織工学技術を使用して、人間の皮膚細胞で作られたロボットの指のカバーを作成できるかどうかを確認することにしました。得られた「生きた皮膚」は、指にしっかりと密着し、関節が曲がったときに所定の位置に保持され、撥水性と自己回復性の両方を備えていることがわかりました。

「私たちの作品は、本物の肌のように柔らかいだけでなく、何らかの形で切断または損傷した場合に修復することができます」と東京大学の研究リーダー竹内昌治声明の中で述べている。「したがって、器用さや軽いタッチなど、人間のような品質と同様に、現場での修理可能性が重要な業界で役立つ可能性があると考えています。」

人間の細胞やコラーゲンのような構造的生体材料から作られた、いわゆる「人間の皮膚同等物」は、何年もの間、研究や植皮に使用されてきました。しかし、それらは主に3次元シートで成長しており、XNUMXD構造を作成または適合させることは困難でした。

最近で紙の問題, 竹内らは、皮膚の結合組織に見られる主要な細胞型であるヒトの皮膚線維芽細胞を含むコラーゲンヒドロゲルに、硬いロボットの指を沈める新しい方法の概要を説明しています。次に、このコーティングを発達させ、その間に線維芽細胞がコラーゲン全体に広がり、ゲルを収縮させた。

これにより、コーティングがロボットの指にしっかりと付着し、本質的にプライマーコートが作成され、研究者は表皮ケラチノサイト、つまり人間の皮膚の最外層である表皮に最も一般的な種類の細胞を播種することができました。

この外層が発達する時間を与えられた後、研究者たちはその特性をテストするために一連の実験を行いました。彼らは、指が裂けることなく曲がるのに十分な弾力性があり、本物の皮膚と同じように撥水性もあることを示しました。彼らは、コラーゲンシートが傷の部位に移植された場合、それがそれ自体を治癒できることさえ示しました。

しかし、生きている皮膚はまだ本物から遠く離れています。まず、血液が供給されないため、研究者は常に新鮮な栄養素を供給し、老廃物を取り除く必要があります。また、汗腺、毛包、圧力や熱などを検出できる膨大な数のセンサーなど、人間の皮膚を非常に強力にするコンポーネントの多くが欠落しています。

研究者たちは、これは単なる出発点であり、生きている皮膚の機能性と洗練性を拡大することを計画していると述べています。ロボットを私たちのように見せることだけでなく、研究者たちは自分たちの研究ラインが高度な製造業の将来に影響を与える可能性があると考えています。現在、ロボットは高度な器用さを必要とするタスクに苦労していますが、より人間らしいマニピュレーターをロボットに与えることで、これらのタスクの一部を自動化することができます。

研究者が皮膚のすべての機能を模倣できるようになるまでには、しばらく時間がかかる可能性があります。ロボットから全身の覆いを作成することは言うまでもありません。しかし、この調査は、アンドロイドはもはやそれほど空想的なアイデアではないかもしれないことを示唆しています。

画像クレジット：竹内昌治/東京大学

タイムスタンプ： 2022 年 6 月 13 日