Ученые использовали человеческие клетки, чтобы создать самовосстанавливающуюся «живую кожу» для роботов

Переиздано Платоном

Читают: 0

Андроиды, наполовину люди, наполовину роботы, являются основным продуктом научная фантастика. Но теперь они стали на шаг ближе к реальности после того, как исследователи создали живую кожу для роботов из человеческих клеток.

Сегодня Роботы, даже если они имеют гуманоидную форму, как правило, имеют жесткие детали и твердую пластиковую или металлическую внешнюю поверхность. Хотя некоторые из них теперь имеют покрытие из силиконовой резины, имитирующее внешний вид кожи, это все еще далеко не убедительно, и они часто больше похожи на анимированные манекены, чем на людей.

Это может показаться лишь косметической проблемой, но есть причины, по которым было бы полезно иметь роботов, более похожих на нас. Во-первых, это могло бы облегчить людям взаимодействие с роботами и сделать их более естественными в ситуациях, когда важно установление определенного взаимопонимания, например, в здравоохранении или обслуживании клиентов.

Человеческая кожа также является невероятно мощным органом: она полна датчиков, которые гораздо более сложны, чем те, которые мы можем создать; он прочный и водоотталкивающий; и он даже способен самовосстанавливаться при повреждении. Предоставление роботам всех этих возможностей могло бы значительно расширить репертуар задач, с которыми они могли бы нам помочь.

Вот почему японские исследователи решили посмотреть, смогут ли они использовать методы тканевой инженерии для создания покрытия для роботизированного пальца из клеток кожи человека. Было обнаружено, что полученная «живая кожа» плотно прилегала к пальцу и удерживалась на месте при сгибании суставов, а также была водоотталкивающей и самовосстанавливающейся.

«Наше творение не только мягкое, как настоящая кожа, но и может самовосстанавливаться, если его порезать или каким-либо образом повредить», — руководитель исследования Сёдзи Такеучи из Токийского университета. говорится в заявлении. «Поэтому мы полагаем, что это может быть полезно в отраслях, где важна возможность ремонта на месте, а также человеческие качества, такие как ловкость и легкое прикосновение».

Так называемые «эквиваленты человеческой кожи», созданные из человеческих клеток и структурных биоматериалов, таких как коллаген, уже много лет используются в исследованиях и для пересадки кожи. Но в основном их выращивали в виде двумерных листов, и заставить их создавать трехмерные структуры или соответствовать им было сложно.

В одном из последних бумага в Вопрос, Такеучи и его коллеги описывают новый метод, в котором жесткий роботизированный палец погружается в коллагеновый гидрогель, содержащий человеческие дермальные фибробласты — основной тип клеток, встречающийся в соединительной ткани кожи. Затем этому покрытию дали возможность развиться, в течение этого времени фибробласты распространились по коллагену и заставили гель сжаться.

Это привело к тому, что покрытие плотно прилегало к роботизированному пальцу, по сути создавая грунтовочный слой, который исследователи затем могли засеять эпидермальными кератиноцитами, наиболее распространенным типом клеток в самом внешнем слое человеческой кожи, эпидермисе.

После того, как этому внешнему слою дали время на развитие, исследователи провели серию экспериментов, чтобы проверить его характеристики. Они показали, что она достаточно эластична, чтобы палец мог сгибаться, не разрываясь, а также обладает водоотталкивающими свойствами, как настоящая кожа. Они даже показали, что рана может зажить сама, если на место раны привить коллагеновый лист.

Однако живая кожа все еще далека от настоящей. Во-первых, у него нет кровоснабжения, а это означает, что исследователям необходимо постоянно доставлять свежие питательные вещества и удалять отходы. В нем также отсутствуют многие компоненты, которые делают человеческую кожу такой мощной, например, потовые железы, волосяные фолликулы и широкий спектр датчиков, которые позволяют нам обнаруживать такие вещи, как давление и тепло.

Исследователи говорят, что это лишь отправная точка, и они планируют расширить функциональность и усовершенствовать свою живую кожу. Исследователи полагают, что их направление исследований не только сделает роботов более похожими на нас, но и может иметь значение для будущего передового производства. В настоящее время роботы справляются с задачами, требующими высокой степени ловкости, но предоставление им более человекоподобных манипуляторов могло бы помочь автоматизировать некоторые из этих задач.

Вероятно, пройдет некоторое время, прежде чем исследователи смогут имитировать все возможности кожи, не говоря уже о создании покрытий для всего тела роботов. Но это исследование показывает, что андроиды, возможно, больше не являются такой уж причудливой идеей.

Изображение предоставлено: Сёдзи Такеучи/Токийский университет.

Отметка времени: 13 июня 2022