Umelý sval sa dokáže hýbať ako ľudské oko: prichádza éra mäkkých a živých robotov

Súčasná robotika je často obmedzená rigidnými, mechanickými a neohrabanými konštrukciami, ktoré sú v ostrom kontraste s plynulými a zložitými pohybmi živých organizmov. Inžinieri z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) pod vedením profesorky Ritu Ramanovej však teraz predstavili prelomovú metódu, ktorá môže túto priepasť preklenúť.

Vyvinuli spôsob, ako vypestovať umelé svalové tkanivo, ktoré sa pohybuje nielen dopredu a dozadu, ale vo viacerých koordinovaných smeroch, čím otvárajú dvere novej ére „biohybridných“ strojov. Základom tohto objavu je nová technika nazývaná „pečiatkovanie“.

Proces sa začína 3D tlačou malej pečiatky s mikroskopickými drážkami, z ktorých každá je veľká asi ako jedna bunka. Táto pečiatka sa následne vtlačí do mäkkého hydrogélu, čím sa v ňom vytvorí vzorovaná forma. Do týchto drážok sa potom nasadia skutočné, živé svalové bunky, ktoré prirodzene rastú a zoraďujú sa pozdĺž vopred vytvorených ciest, až kým sa nespoja do organizovaných svalových vlákien.

Keď je táto štruktúra stimulovaná elektrickými alebo svetelnými impulzmi, celá sa sťahuje v zložitých vzorcoch, ktoré presne kopírujú orientáciu vlákien. Na demonštráciu svojho konceptu tím vytvoril umelú dúhovku, ktorá bola navrhnutá s koncentrickými vnútornými a radiálnymi vonkajšími vláknami, čím dokonale napodobnila štruktúru skutočného oka.

Po stimulácii sa tento umelý sval dokázal sťahovať koncentricky aj radiálne, presne ako ľudská dúhovka, ktorá rozširuje a zužuje zrenicu. Ide o prvý prípad, kedy štruktúra poháňaná kostrovým svalom dokázala generovať silu vo viac ako jednom smere. Detail, že na vytvorenie počiatočnej pečiatky sa používa bežná stolová 3D tlačiareň, je revolučný. 

Zatiaľ čo tradičné metódy na vytváranie mikrovzorovaných biologických substrátov si vyžadujú zložité a drahé techniky, ako je fotolitografia, metóda pečiatkovania znižuje najzložitejšiu časť procesu na široko dostupnú technológiu. To znamená, že viac laboratórií, a dokonca aj dobre vybavení biohackeri, by mohli experimentovať s vytváraním vlastných vzorovaných tkanív.

Metóda pečiatkovania tak nie je len vedeckým prelomom, ale aj technologickým katalyzátorom, ktorý by mohol spustiť explóziu výskumu v oblasti biohybridnej robotiky a tkanivového inžinierstva. Použitie živého tkaniva na pohon strojov má hlboké dôsledky.

Tieto biohybridné roboty by mohli byť úplne biologicky odbúrateľné, čo ponúka udržateľné riešenie pre aplikácie, ako je podmorský prieskum v krehkých ekosystémoch, bez zanechania elektronického odpadu. Táto technológia však nie je určená len pre roboty; mohla by sa použiť na výrobu umelého tkaniva na obnovu funkcií u ľudí s neuromuskulárnymi poraneniami, čím by sa vytvorili svalové štepy na mieru, ktoré dokonale zodpovedajú architektúre tela.

Cieľom je vytvoriť „biohybridné roboty“, ktoré sa dokážu „prehýbať a krútiť v priestoroch, kam sa tradičné stroje nedostanú“. Tieto mäkké roboty by boli prispôsobivejšie, odolnejšie a potenciálne aj samoliečivé. Robot poháňaný živým svalovým tkanivom zásadne mení paradigmu energie a ovládania. Namiesto spoliehania sa výlučne na batérie a elektromotory by tieto systémy mohli jedného dňa čerpať energiu z rovnakých biochemických zdrojov ako živé organizmy.

To by viedlo k budúcnosti, kde by robot nemusel byť len nabíjaný, ale „kŕmený“ alebo udržiavaný v živnom roztoku. Predstavuje to úplný odklon od klasickej robotiky a otvára úplne nové možnosti dizajnu. Hoci je tento výskum stále v počiatočných fázach, pokladá základy pre budúcnosť mäkkých, prispôsobivých a dokonca živých strojov, ktoré sa pohybujú s gráciou zvierat a liečebných postupov, ktoré dokážu obnoviť ľudské telo s bezprecedentnou presnosťou.

Zdroj: sciencedaily.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}