Wetenschappers gebruikten menselijke cellen om zelfgenezende 'levende huid' voor robots te maken

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Androids die deels mens, deels robot zijn, zijn een hoofdbestanddeel van science fiction. Maar ze zijn nu een stap dichter bij de realiteit nadat onderzoekers uit menselijke cellen een levende huid voor robots hebben gemaakt.

Vandaag robots, zelfs als ze een humanoïde vorm hebben, hebben ze de neiging om stijve onderdelen en harde plastic of metalen buitenkanten te vertonen. Terwijl sommige nu worden geleverd met siliconenrubbercoatings die het uiterlijk van de huid nabootsen, is het nog verre van overtuigend en lijken ze vaak meer op geanimeerde mannequins dan op mensen.

Dit lijkt misschien alleen een cosmetisch probleem, maar er zijn redenen waarom het nuttig kan zijn om robots te hebben die meer op ons lijken. Om te beginnen kan het voor mensen gemakkelijker worden om op een natuurlijkere manier met robots om te gaan in situaties waarin het belangrijk is om een soort verstandhouding op te bouwen, zoals de gezondheidszorg of klantenservice.

De menselijke huid is ook een ongelooflijk krachtig orgaan - het zit vol met sensoren die veel geavanceerder zijn dan die we kunnen bouwen; het is taai en waterafstotend; en het is zelfs in staat zichzelf te genezen als het beschadigd is. Door robots al deze mogelijkheden te geven, kan het takenpakket waarmee ze ons kunnen helpen aanzienlijk worden uitgebreid.

Daarom besloten Japanse onderzoekers om te kijken of ze weefselmanipulatietechnieken konden gebruiken om een bedekking te maken voor een robotvinger gemaakt van menselijke huidcellen. De resulterende "levende huid" bleek strak om de vinger te passen en op zijn plaats te houden wanneer de gewrichten werden gebogen, en was ook zowel waterafstotend als zelfgenezend.

"Onze creatie is niet alleen zacht als echte huid, maar kan zichzelf herstellen als het op de een of andere manier wordt gesneden of beschadigd", studieleider Shoji Takeuchi van de Universiteit van Tokyo zei in een verklaring. "Dus we stellen ons voor dat het nuttig kan zijn in industrieën waar herstelbaarheid in situ belangrijk is, evenals menselijke eigenschappen, zoals behendigheid en een lichte aanraking."

Zogenaamde "menselijke huidequivalenten" die zijn gemaakt van menselijke cellen en structurele biomaterialen zoals collageen, worden al jaren gebruikt in onderzoek en voor huidtransplantaties. Maar ze zijn voornamelijk gekweekt in tweedimensionale platen en het was moeilijk om ze te creëren of te conformeren aan 3D-structuren.

In een recente papier in Materie, Takeuchi en zijn collega's schetsen een nieuwe methode waarbij een stijve robotvinger wordt ondergedompeld in een collageenhydrogel die menselijke dermale fibroblasten bevat, het belangrijkste celtype dat wordt aangetroffen in het bindweefsel van de huid. Deze coating kreeg de gelegenheid zich te ontwikkelen, gedurende welke tijd de fibroblasten zich door het collageen verspreidden en de gel deden krimpen.

Hierdoor hechtte de coating zich stevig aan de robotvinger, waardoor in wezen een grondlaag ontstond die de onderzoekers vervolgens konden inzaaien met epidermale keratinocyten, de meest voorkomende soort cellen in de buitenste laag van de menselijke huid, de epidermis.

Nadat deze buitenste laag de tijd had gekregen om zich te ontwikkelen, voerden de onderzoekers een reeks experimenten uit om de eigenschappen ervan te testen. Ze toonden aan dat het elastisch genoeg was om de vinger te laten buigen zonder te scheuren, en dat het ook waterafstotend was, net als echte huid. Ze toonden zelfs aan dat het zichzelf zou kunnen genezen als een collageenvel over de plaats van de wond werd geënt.

De levende huid is echter nog ver verwijderd van het echte werk. Om te beginnen heeft het geen bloedtoevoer, wat betekent dat het de onderzoekers nodig heeft om constant verse voedingsstoffen te leveren en afvalproducten te verwijderen. Het mist ook veel van de componenten die de menselijke huid zo krachtig maken, zoals zweetklieren, haarzakjes en de enorme reeks sensoren waarmee we dingen als druk en warmte kunnen detecteren.

De onderzoekers zeggen dat dit slechts een beginpunt is en dat ze van plan zijn om de functionaliteit en verfijning van hun levende huid uit te breiden. Naast het maken van robots die meer op ons lijken, denken de onderzoekers dat hun onderzoekslijn implicaties kan hebben voor de toekomst van geavanceerde productie. Op dit moment worstelen robots met taken die een hoge mate van behendigheid vereisen, maar door ze meer mensachtige manipulatoren te geven, kunnen sommige van deze taken worden geautomatiseerd.

Het zal waarschijnlijk enige tijd duren voordat de onderzoekers in staat zijn om alle mogelijkheden van de huid na te bootsen, laat staan om volledige lichaamsbedekkingen van robots te maken. Maar dit onderzoek suggereert dat androïden misschien niet meer zo'n fantastisch idee zijn.

Afbeelding tegoed: Shoji Takeuchi/Universiteit van Tokio

Tijdstempel: 13 June 2022