Naukowcy wykorzystali ludzkie komórki do stworzenia samoleczącej się „żywej skóry” dla robotów

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Androidy, które są po części człowiekiem, po części robotem są podstawą… fantastyka naukowa. Ale teraz są o krok bliżej rzeczywistości po tym, jak naukowcy stworzyli żywą skórę dla robotów z ludzkich komórek.

Dzisiejsze roboty, nawet jeśli są w formie humanoidalnej, mają zwykle sztywne części i twarde plastikowe lub metalowe elementy zewnętrzne. Chociaż niektóre są teraz wyposażone w powłoki z gumy silikonowej, które naśladują wygląd skóry, wciąż nie jest to przekonujące i często wyglądają bardziej jak animowane manekiny niż ludzie.

Może się to wydawać tylko kwestią kosmetyczną, ale istnieją powody, dla których posiadanie robotów, które bardziej nas przypominają, może być pomocne. Po pierwsze, może ułatwić ludziom bardziej naturalną interakcję z robotami w sytuacjach, w których ważne jest budowanie pewnego rodzaju relacji, takich jak opieka zdrowotna lub obsługa klienta.

Ludzka skóra jest również niesamowicie potężnym organem — jest pełna czujników, które są znacznie bardziej wyrafinowane niż te, które możemy skonstruować; jest wytrzymały i wodoodporny; a po uszkodzeniu potrafi się nawet leczyć. Oddanie robotom wszystkich tych możliwości może znacznie poszerzyć repertuar zadań, w których mogą nam pomóc.

Dlatego japońscy naukowcy postanowili sprawdzić, czy mogą wykorzystać techniki inżynierii tkankowej do stworzenia osłony dla palca robota wykonanego z ludzkich komórek skóry. Stwierdzono, że powstała „żywa skóra” ściśle dopasowuje się do palca i utrzymuje w miejscu, gdy stawy się zginają, a także była hydrofobowa i samoregenerująca.

„Nasze dzieło jest nie tylko miękkie jak prawdziwa skóra, ale może się naprawić, jeśli zostanie przecięte lub w jakiś sposób uszkodzone”, kierownik badania Shoji Takeuchi z Uniwersytetu w Tokio w oświadczeniu. „Wyobrażamy więc sobie, że może to być przydatne w branżach, w których ważna jest naprawa na miejscu, podobnie jak cechy ludzkie, takie jak zręczność i lekki dotyk”.

Tak zwane „odpowiedniki ludzkiej skóry”, które są tworzone z ludzkich komórek i strukturalnych biomateriałów, takich jak kolagen, są od lat wykorzystywane w badaniach i do przeszczepów skóry. Jednak hodowano je głównie w arkuszach dwuwymiarowych, a nakłonienie ich do tworzenia lub dostosowywania się do struktur 3D było trudne.

W niedawnym badaniu pt. ”Zagadka monogamicznego małżeństwa", papier w Materia, Takeuchi i jego koledzy przedstawiają nową metodę, w której sztywny palec robota jest zanurzany w hydrożelu kolagenowym zawierającym ludzkie fibroblasty skóry, główny typ komórek występujących w tkance łącznej skóry. Następnie pozwolono na rozwój tej powłoce, podczas której fibroblasty rozprzestrzeniły się w kolagenie i spowodowały kurczenie się żelu.

Spowodowało to, że powłoka ściśle przylegała do palca robota, zasadniczo tworząc powłokę podkładową, którą naukowcy mogli następnie zaszczepić keratynocytami naskórka, najpowszechniejszym rodzajem komórek w najbardziej zewnętrznej warstwie ludzkiej skóry, naskórku.

Po tym, jak ta warstwa zewnętrzna miała czas na rozwinięcie, naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów, aby przetestować jej właściwości. Wykazali, że jest wystarczająco elastyczny, aby palec zginał się bez rozdzierania, a także był wodoodporny, tak jak prawdziwa skóra. Wykazali nawet, że może się zagoić, jeśli arkusz kolagenowy zostanie przeszczepiony w miejscu rany.

Jednak żywa skóra jest wciąż daleka od prawdziwej. Po pierwsze, nie ma dopływu krwi, co oznacza, że wymaga od naukowców ciągłego dostarczania świeżych składników odżywczych i usuwania produktów przemiany materii. Brakuje również wielu elementów, które sprawiają, że ludzka skóra jest tak potężna, takich jak gruczoły potowe, mieszki włosowe i szeroki wachlarz czujników, które pozwalają nam wykrywać takie rzeczy, jak ciśnienie i ciepło.

Naukowcy twierdzą, że to tylko punkt wyjścia i planują rozszerzyć funkcjonalność i wyrafinowanie swojej żywej skóry. Naukowcy sądzą, że poza tym, by roboty wyglądały bardziej do nas, ich kierunek badań może mieć wpływ na przyszłość zaawansowanej produkcji. Obecnie roboty zmagają się z zadaniami, które wymagają dużej zręczności, ale wyposażenie ich w bardziej ludzkie manipulatory może pomóc zautomatyzować niektóre z tych zadań.

Prawdopodobnie minie trochę czasu, zanim naukowcy będą w stanie naśladować wszystkie możliwości skóry, nie mówiąc już o tworzeniu powłok na całe ciało z robotów. Ale te badania sugerują, że androidy mogą nie być już tak wymyślnym pomysłem.

Źródło zdjęcia: Shoji Takeuchi / Uniwersytet w Tokio

Znak czasu: 13 czerwca 2022 r.