Scientists Used Human Cells To Make Self-Healing ‘Living Skin’ For Robots

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Androidi, ki so delno ljudje, delno roboti, so glavna sestavina znanstvena fantastika. Zdaj pa so korak bližje realnosti, potem ko so raziskovalci iz človeških celic izdelali živo kožo za robote.

Današnji roboti, tudi če so po obliki humanoidni, imajo ponavadi toge dele in trdo plastično ali kovinsko zunanjost. Čeprav so nekateri zdaj opremljeni s prevlekami iz silikonske gume, ki posnemajo videz kože, je to še daleč od prepričljivosti in so pogosto bolj podobni animiranim lutkam kot ljudem.

To se morda zdi le kozmetična težava, vendar obstajajo razlogi, zakaj bi bilo morda koristno imeti robote, ki so nam bolj podobni. Za začetek bi lahko ljudem olajšal bolj naravno interakcijo z roboti v situacijah, kjer je pomembno vzpostaviti nekakšen odnos, kot je zdravstvo ali storitve za stranke.

Človeška koža je tudi neverjetno močan organ – polna je senzorjev, ki so veliko bolj izpopolnjeni od tistih, ki jih lahko izdelamo; je trden in vodoodbojen; in se lahko celo sam pozdravi, ko je poškodovan. Če bi robotom dali vse te zmogljivosti, bi lahko bistveno razširili repertoar nalog, pri katerih bi nam lahko pomagali.

Zato so se japonski raziskovalci odločili preveriti, ali bi lahko s tehnikami tkivnega inženiringa ustvarili prevleko za robotski prst, narejen iz človeških kožnih celic. Ugotovljeno je bilo, da se nastala "živa koža" tesno prilega prstu in drži na mestu, ko se sklepi upognejo, poleg tega pa je vodoodbojna in se samozdravi.

"Naša kreacija ni le mehka kot prava koža, ampak se lahko sama popravi, če jo urežemo ali kakor koli poškodujemo," je vodja študije Shoji Takeuchi z Univerze v Tokiu je dejal v izjavi. "Zato si predstavljamo, da bi lahko bil uporaben v panogah, kjer je pomembna popravljivost na kraju samem, kot so človeške lastnosti, kot sta spretnost in lahkoten dotik."

Tako imenovani "ekvivalenti človeške kože", ki so izdelani iz človeških celic in strukturnih biomaterialov, kot je kolagen, se že leta uporabljajo v raziskavah in za presaditve kože. Toda v glavnem so jih gojili v dvodimenzionalnih ploščah in težko jih je bilo pripraviti do ustvarjanja ali prilagajanja 3D strukturam.

V nedavno papir v Matter, Takeuchi in njegovi kolegi opisujejo novo metodo, pri kateri je togi robotski prst potopljen v kolagenski hidrogel, ki je vseboval človeške dermalne fibroblaste, glavno vrsto celic v vezivnem tkivu kože. Ta obloga se je nato razvila, v tem času pa so se fibroblasti razširili po kolagenu in povzročili krčenje gela.

To je povzročilo, da se je premaz tesno oprijel robotskega prsta, kar je v bistvu ustvarilo temeljni premaz, ki so ga raziskovalci lahko nato posejali z epidermalnimi keratinociti, najpogostejšo vrsto celic v najbolj zunanji plasti človeške kože, povrhnjici.

Ko je bilo temu zunanjemu sloju dovolj časa, da se razvije, so raziskovalci izvedli vrsto poskusov, da bi preizkusili njegove značilnosti. Pokazali so, da je dovolj elastična, da se prst upogne, ne da bi se strgala, in da je tudi vodoodbojna, tako kot prava koža. Pokazali so celo, da se lahko samo pozdravi, če na mesto rane cepimo kolagensko plast.

Vendar je živa koža še daleč od prave. Za začetek nima oskrbe s krvjo, kar pomeni, da potrebuje raziskovalce, da nenehno dovajajo sveža hranila in odstranjujejo odpadne produkte. Prav tako manjka veliko komponent, zaradi katerih je človeška koža tako močna, kot so žleze znojnice, lasni mešički in širok nabor senzorjev, ki nam omogočajo zaznavanje stvari, kot sta pritisk in toplota.

Raziskovalci pravijo, da je to le izhodišče in da nameravajo razširiti funkcionalnost in prefinjenost svoje žive kože. Razen tega, da so roboti bolj podobni nam, raziskovalci menijo, da bi njihova smer raziskav lahko vplivala na prihodnost napredne proizvodnje. Trenutno se roboti spopadajo z nalogami, ki zahtevajo visoko stopnjo spretnosti, a če bi jim dali bolj človeku podobne manipulatorje, bi lahko pomagali avtomatizirati nekatere od teh nalog.

Verjetno bo minilo še nekaj časa, preden bodo raziskovalci sposobni posnemati vse zmožnosti kože, kaj šele ustvariti prevleke za celotno telo iz robotov. Toda ta raziskava kaže, da androidi morda niso več tako domišljava ideja.

Avtorstvo slike: Shoji Takeuchi/Univerza v Tokiu

Časovni žig: Junij 13, 2022