Forskere brukte menneskelige celler for å lage selvhelbredende "levende hud" for roboter

Publisert av Platon

Følgere: 0

Androider som er delvis mennesker, delvis roboter er en stift av science fiction. Men de er nå et skritt nærmere virkeligheten etter at forskere laget et levende skinn for roboter av menneskelige celler.

Dagens roboter, selv om den er humanoid, har en tendens til å ha stive deler og hard plast eller metall eksteriør. Mens noen nå kommer med silikongummibelegg som etterligner utseendet til huden, er det fortsatt langt fra overbevisende, og de ser ofte mer ut som animerte mannekenger enn mennesker.

Dette kan virke som bare et kosmetisk problem, men det er grunner til at det kan være nyttig å ha roboter som ligner mer på oss. Til å begynne med kan det gjøre det lettere for folk å samhandle med roboter mer naturlig i situasjoner der det er viktig å bygge en slags relasjon, for eksempel helsetjenester eller kundeservice.

Menneskelig hud er også et utrolig kraftig organ – den er full av sensorer som er langt mer sofistikerte enn de vi kan konstruere; den er tøff og vannavstøtende; og den er til og med i stand til å helbrede seg selv når den er skadet. Å gi roboter alle disse egenskapene kan betydelig utvide repertoaret av oppgaver de kan hjelpe oss med.

Det er derfor japanske forskere bestemte seg for å se om de kunne bruke vevsteknikker for å lage et dekke for en robotfinger laget av menneskelige hudceller. Den resulterende "levende huden" ble funnet å tilpasse seg fingeren og holde seg på plass når leddene bøyes, og var også både vannavstøtende og selvhelbredende.

"Vår kreasjon er ikke bare myk som ekte hud, men kan reparere seg selv hvis den kuttes eller skades på en eller annen måte," studieleder Shoji Takeuchi fra University of Tokyo sa i en uttalelse. "Så vi ser for oss at det kan være nyttig i bransjer der in situ reparerbarhet er viktig, i likhet med menneskelignende egenskaper, som fingerferdighet og en lett berøring."

Såkalte "human-ekvivalenter" som er konstruert fra menneskelige celler og strukturelle biomaterialer som kollagen har blitt brukt i forskning og for hudtransplantasjoner i årevis. Men de har først og fremst blitt dyrket i todimensjonale ark, og det har vært vanskelig å få dem til å lage eller tilpasse seg 3D-strukturer.

I en fersk papir inn Saken, Takeuchi og hans kolleger skisserer en ny metode der en stiv robotfinger er nedsenket i en kollagenhydrogel som inneholdt menneskelige dermale fibroblaster, den viktigste celletypen som finnes i bindevevet i huden. Dette belegget fikk deretter utvikle seg, i løpet av denne tiden spredte fibroblastene seg gjennom kollagenet og fikk gelen til å krympe.

Dette førte til at belegget festet seg tett til robotfingeren, og skapte i hovedsak en primerbelegg som forskerne deretter kunne så med epidermale keratinocytter, den vanligste typen celler i det ytterste laget av menneskelig hud, epidermis.

Etter at dette ytre laget hadde fått tid til å utvikle seg, gjennomførte forskerne en rekke eksperimenter for å teste ut egenskapene. De viste at den var elastisk nok til at fingeren kunne bøye seg uten å rive, og at den også var vannavstøtende, akkurat som ekte hud. De viste til og med at det kunne helbrede seg selv hvis et kollagenark ble podet over sårstedet.

Den levende huden er fortsatt et stykke unna den virkelige varen. Til å begynne med har den ingen blodtilførsel, noe som betyr at den trenger at forskerne hele tiden leverer ferske næringsstoffer og fjerner avfallsstoffer. Den mangler også mange av komponentene som gjør menneskelig hud så kraftig, som svettekjertler, hårsekker og det store utvalget av sensorer som lar oss oppdage ting som trykk og varme.

Forskerne sier at dette bare er et utgangspunkt, og de planlegger å utvide funksjonaliteten og sofistikeringen til deres levende hud. Utover å få roboter til å se mer ut som oss, tror forskerne at deres forskningslinje kan ha implikasjoner for fremtiden for avansert produksjon. For tiden sliter roboter med oppgaver som krever en høy grad av behendighet, men å gi dem mer menneskelignende manipulatorer kan hjelpe til med å automatisere noen av disse oppgavene.

Det vil sannsynligvis ta litt tid før forskerne er i stand til å etterligne alle egenskapene til huden, enn si å lage kroppsbelegg fra roboter. Men denne forskningen antyder at androider kanskje ikke er en så fantasifull idé lenger.

Bildekreditt: Shoji Takeuchi/University of Tokyo

Tidstempel: Juni 13, 2022