Forskare använde mänskliga celler för att göra självläkande "levande hud" för robotar

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Androids som delvis är människor, delvis robotar är en stapelvara i science fiction. Men de är nu ett steg närmare verkligheten efter att forskare skapat ett levande skinn för robotar av mänskliga celler.

Dagens robotarÄven om den är humanoid, tenderar den att ha stela delar och hård plast eller metall exteriörer. Medan vissa nu kommer med silikongummibeläggningar som efterliknar hudens utseende, är det fortfarande långt ifrån övertygande, och de ser ofta mer ut som animerade skyltdockor än människor.

Det här kan tyckas bara vara ett kosmetiskt problem, men det finns anledningar till varför det kan vara bra att ha robotar som liknar oss mer. Till att börja med kan det göra det lättare för människor att interagera med robotar mer naturligt i situationer där det är viktigt att bygga någon form av relation, som sjukvård eller kundtjänst.

Människohuden är också ett otroligt kraftfullt organ – den är full av sensorer som är mycket mer sofistikerade än de vi kan konstruera; det är segt och vattenavvisande; och den kan till och med läka sig själv när den skadas. Att ge robotar alla dessa funktioner skulle kunna utöka repertoaren av uppgifter som de skulle kunna hjälpa oss med avsevärt.

Det var därför japanska forskare bestämde sig för att se om de kunde använda vävnadstekniska tekniker för att skapa ett skydd för ett robotfinger gjord av mänskliga hudceller. Den resulterande "levande huden" visade sig vara tätt anpassad till fingret och hålla sig på plats när lederna böjde sig, och var också både vattenavvisande och självläkande.

"Vår skapelse är inte bara mjuk som äkta hud utan kan reparera sig själv om den skärs eller skadas på något sätt," studieledare Shoji Takeuchi från University of Tokyo sade i ett uttalande. "Så vi föreställer oss att det kan vara användbart i industrier där in situ reparerbarhet är viktigt, liksom mänskliga egenskaper, såsom fingerfärdighet och en lätt beröring."

Så kallade "human-ekvivalenter" som är framställda av mänskliga celler och strukturella biomaterial som kollagen har använts i forskning och för hudtransplantationer i flera år. Men de har främst odlats i tvådimensionella ark, och att få dem att skapa eller anpassa sig till 3D-strukturer har varit svårt.

I en nyligen papper i Materia, Takeuchi och hans kollegor beskriver en ny metod där ett styvt robotfinger är nedsänkt i en kollagenhydrogel som innehöll mänskliga dermala fibroblaster, den huvudsakliga celltypen som finns i hudens bindväv. Denna beläggning fick sedan utvecklas, under vilken tid fibroblasterna spred sig genom kollagenet och fick gelén att krympa.

Detta fick beläggningen att fästa tätt vid robotfingret, vilket i huvudsak skapade en primerbeläggning som forskarna sedan kunde så med epidermala keratinocyter, den vanligaste typen av celler i det yttersta lagret av mänsklig hud, epidermis.

Efter att detta yttre skikt hade fått tid att utvecklas, genomförde forskarna en rad experiment för att testa dess egenskaper. De visade att den var tillräckligt elastisk för att fingret skulle böjas utan att gå sönder, och att det dessutom var vattenavvisande, precis som äkta hud. De visade till och med att det kunde läka sig själv om ett kollagenark ympades över sårplatsen.

Den levande huden är fortfarande långt ifrån den äkta varan. Till att börja med har den ingen blodtillförsel, vilket innebär att den behöver forskarna ständigt leverera färska näringsämnen och ta bort slaggprodukter. Det saknas också många av de komponenter som gör mänsklig hud så kraftfull, som svettkörtlar, hårsäckar och det stora utbudet av sensorer som gör att vi kan upptäcka saker som tryck och värme.

Forskarna säger att detta bara är en utgångspunkt, och de planerar att utöka funktionaliteten och sofistikeringen av sin levande hud. Förutom att få robotar att se mer ut som oss, tror forskarna att deras forskningslinje kan få konsekvenser för framtiden för avancerad tillverkning. För närvarande kämpar robotar med uppgifter som kräver en hög grad av skicklighet, men att ge dem mer människoliknande manipulatorer kan hjälpa till att automatisera vissa av dessa uppgifter.

Det kommer sannolikt att ta ett tag innan forskarna kan efterlikna hudens alla egenskaper, än mindre skapa helkroppsbeklädnader från robotar. Men denna forskning tyder på att androider kanske inte är en så fantasifull idé längre.

Bildkredit: Shoji Takeuchi/University of Tokyo

Tidsstämpel: Juni 13, 2022