นักวิทยาศาสตร์ใช้เซลล์มนุษย์เพื่อสร้าง 'ผิวหนังที่มีชีวิต' ที่สามารถรักษาตัวเองได้สำหรับหุ่นยนต์

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

แอนดรอยด์ที่เป็นส่วนหนึ่งของมนุษย์ หุ่นยนต์ส่วนหนึ่งคือแก่นของ นิยายวิทยาศาสตร์. แต่ตอนนี้พวกเขากำลังเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้นหลังจากที่นักวิจัยสร้างผิวหนังที่มีชีวิตสำหรับหุ่นยนต์จากเซลล์ของมนุษย์

ของวันนี้ หุ่นยนต์แม้ว่าจะมีรูปร่างคล้ายมนุษย์ แต่ก็มีแนวโน้มที่จะมีชิ้นส่วนที่แข็งและภายนอกที่เป็นพลาสติกแข็งหรือโลหะ ในขณะที่บางรุ่นมาพร้อมกับการเคลือบยางซิลิกอนที่เลียนแบบรูปลักษณ์ของผิวหนัง แต่ก็ยังห่างไกลจากความน่าเชื่อ และพวกเขามักจะดูเหมือนหุ่นเคลื่อนไหวมากกว่ามนุษย์

นี่อาจดูเหมือนเป็นเพียงปัญหาด้านความงาม แต่มีเหตุผลว่าทำไมการมีหุ่นยนต์ที่คล้ายกับเรามากขึ้นจึงอาจเป็นประโยชน์ ในการเริ่มต้น ผู้คนสามารถโต้ตอบกับหุ่นยนต์ได้ง่ายขึ้นในสถานการณ์ที่การสร้างสายสัมพันธ์บางประเภทมีความสำคัญ เช่น การดูแลสุขภาพหรือบริการลูกค้า

ผิวหนังของมนุษย์ยังเป็นอวัยวะที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ ซึ่งเต็มไปด้วยเซ็นเซอร์ที่มีความซับซ้อนมากกว่าที่เราสามารถออกแบบได้ มันเหนียวและกันน้ำ และยังสามารถรักษาตัวเองได้เมื่อได้รับความเสียหาย การให้ความสามารถทั้งหมดเหล่านี้แก่หุ่นยนต์สามารถขยายรายการงานที่พวกเขาสามารถช่วยเราได้อย่างมาก

นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิจัยชาวญี่ปุ่นตัดสินใจที่จะดูว่าจะใช้เทคนิควิศวกรรมเนื้อเยื่อเพื่อสร้างการปกปิดสำหรับนิ้วหุ่นยนต์ที่ทำจากเซลล์ผิวหนังของมนุษย์ได้หรือไม่ ผลลัพธ์ที่ได้คือ “ผิวหนังที่มีชีวิต” แนบสนิทกับนิ้วและยึดเข้าที่เมื่อข้อต่องอ อีกทั้งยังมีคุณสมบัติกันน้ำและซ่อมแซมตัวเองได้

“การรังสรรค์ของเราไม่เพียงแต่นุ่มเหมือนผิวจริงเท่านั้น แต่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้หากถูกตัดหรือเสียหายในทางใดทางหนึ่ง” โชจิ ทาเคอุจิ ผู้นำการศึกษาจากมหาวิทยาลัยโตเกียว กล่าวในการแถลง. “ดังนั้นเราจึงคิดว่ามันอาจมีประโยชน์ในอุตสาหกรรมที่ความสามารถในการซ่อมแซมในแหล่งกำเนิดมีความสำคัญเช่นเดียวกับคุณสมบัติที่เหมือนมนุษย์ เช่น ความคล่องแคล่วและการสัมผัสที่เบา”

สิ่งที่เรียกว่า “เทียบเท่ากับผิวหนังมนุษย์” ซึ่งสร้างขึ้นจากเซลล์ของมนุษย์และวัสดุชีวภาพเชิงโครงสร้าง เช่น คอลลาเจน ถูกนำมาใช้ในการวิจัยและสำหรับการปลูกถ่ายผิวหนังเป็นเวลาหลายปี แต่โดยหลักแล้วพวกมันเติบโตเป็นแผ่นงานสองมิติ และการทำให้พวกเขาสร้างหรือปรับให้เข้ากับโครงสร้าง 3 มิตินั้นเป็นเรื่องยาก

ในล่าสุด กระดาษเข้า เรื่อง, ทาเคอุจิและเพื่อนร่วมงานได้ร่างวิธีการใหม่ในการจุ่มนิ้วหุ่นยนต์ที่แข็งกระด้างลงในคอลลาเจนไฮโดรเจลที่มีไฟโบรบลาสต์ที่ผิวหนังของมนุษย์ ซึ่งเป็นเซลล์หลักที่พบในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของผิวหนัง สารเคลือบนี้ได้รับอนุญาตให้พัฒนา ในช่วงเวลานั้นไฟโบรบลาสต์จะกระจายไปทั่วคอลลาเจนและทำให้เจลหดตัว

สิ่งนี้ทำให้การเคลือบติดแน่นกับนิ้วของหุ่นยนต์ โดยพื้นฐานแล้วจะสร้างไพรเมอร์โค้ตที่นักวิจัยสามารถเพาะด้วย keratinocytes ผิวหนังชั้นนอก ซึ่งเป็นเซลล์ชนิดที่พบมากที่สุดในชั้นนอกสุดของผิวหนังมนุษย์ ก็คือชั้นหนังกำพร้า

หลังจากที่ชั้นนอกนี้ได้รับเวลาในการพัฒนาแล้ว นักวิจัยได้ทำการทดลองหลายครั้งเพื่อทดสอบลักษณะของมัน พวกเขาแสดงให้เห็นว่านิ้วมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่นิ้วจะงอได้โดยไม่ฉีกขาด และมีคุณสมบัติกันน้ำได้เช่นเดียวกับผิวหนังจริง พวกเขายังแสดงให้เห็นว่ามันสามารถรักษาตัวเองได้หากแผ่นคอลลาเจนถูกทาบทับบริเวณที่เป็นแผล

ผิวที่มีชีวิตยังคงห่างไกลจากของจริง สำหรับการเริ่มต้นนั้น ไม่มีเลือดไปหล่อเลี้ยง ซึ่งหมายความว่านักวิจัยจำเป็นต้องส่งสารอาหารที่สดใหม่อย่างต่อเนื่องและกำจัดของเสีย ยังขาดองค์ประกอบหลายอย่างที่ทำให้ผิวหนังมนุษย์มีพลัง เช่น ต่อมเหงื่อ รูขุมขน และเซ็นเซอร์มากมายที่ช่วยให้เราตรวจจับสิ่งต่างๆ เช่น ความดันและความร้อนได้

นักวิจัยกล่าวว่านี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น และพวกเขาวางแผนที่จะขยายการทำงานและความซับซ้อนของผิวที่มีชีวิต นอกเหนือจากการทำให้หุ่นยนต์ดูเหมือนเรามากขึ้นแล้ว นักวิจัยยังคิดว่าสายงานวิจัยของพวกเขาอาจมีนัยยะสำหรับอนาคตของการผลิตขั้นสูง ในปัจจุบัน หุ่นยนต์ต้องดิ้นรนกับงานที่ต้องใช้ความคล่องแคล่วสูง แต่การให้หุ่นยนต์ที่เหมือนมนุษย์มากขึ้นสามารถช่วยทำให้งานเหล่านี้เป็นไปโดยอัตโนมัติ

อาจต้องใช้เวลาสักระยะกว่าที่นักวิจัยจะสามารถเลียนแบบความสามารถทั้งหมดของผิวหนังได้ นับประสาการสร้างการหุ้มทั้งตัวจากหุ่นยนต์ แต่งานวิจัยชิ้นนี้ชี้ว่า Android อาจไม่ใช่ความคิดที่เพ้อฝันอีกต่อไป

เครดิตภาพ: Shoji Takeuchi/มหาวิทยาลัยโตเกียว

ประทับเวลา: มิถุนายน 13, 2022