Roboții biohibride funcționează prin combinarea componentelor biologice precum mușchii, materialul vegetal și chiar ciupercile cu materiale non-biologice. În timp ce suntem destul de buni în a face ca piesele non-biologice să funcționeze, am avut întotdeauna o problemă cu menținerea componentelor organice în viață și bine. Acesta este motivul pentru care mașinile conduse de mușchii biologici au fost întotdeauna destul de mici și simple – până la câțiva centimetri lungime și, de obicei, cu o singură articulație de acționare.
„Scalarea roboților biohibride a fost dificilă din cauza forței contractile slabe a mușchilor crescuți de laborator, riscului de necroză în țesuturile musculare groase și provocarea integrării actuatorilor biologici cu structuri artificiale”, spune Shoji Takeuchi, profesor la Universitatea Tokyo, Japonia. Takeuchi a condus o echipă de cercetare care a construit o mână de tip biohibrid de dimensiuni complete de 18 centimetri, cu toate cele cinci degete conduse de mușchii umani cultivate de laborator.
Menținerea mușchilor în viață
Dintre toate blocajele rutiere care ne împiedică să construim roboți biohibride la scară largă, necroza a fost probabil cea mai dificil de depășit. Cultivarea mușchilor într -un laborator înseamnă de obicei un mediu lichid pentru a furniza nutrienți și oxigen celulelor musculare însămânțate pe vasele Petri sau aplicate pe schele de gel. Deoarece acești mușchi de cultură sunt mici și ideal plat, nutrienții și oxigenul din mediu pot ajunge cu ușurință la fiecare celulă din cultura în creștere.
Când încercăm să facem mușchii mai groși și, prin urmare, mai puternici, celulele au fost îngropate mai adânc în acele structuri mai groase sunt tăiate din nutrienți și oxigen, deci mor, suferind necroză. În organismele vii, această problemă este rezolvată de rețeaua vasculară. Dar construirea de rețele vasculare artificiale în mușchii cultivați laborator este încă ceva ce nu putem face foarte bine. Deci, Takeuchi și echipa sa au trebuit să -și găsească drumul în jurul problemei necrozei. Soluția lor a fost rularea sushi.
Echipa a început prin creșterea fibrelor musculare subțiri, plate, aranjate cot la cot pe un vas Petri. Acest lucru a oferit tuturor celulelor acces la nutrienți și oxigen, astfel încât mușchii s -au dovedit robusi și sănătoși. Odată ce toate fibrele au fost crescute, Takeuchi și colegii săi i -au rostogolit în tuburi numite Mumutas (mai multe actuatoare de țesuturi musculare), de parcă pregăteau rulourile de sushi. „Mumutas au fost create prin cultivarea foilor musculare subțiri și prin rularea lor în pachete cilindrice pentru a optimiza contractilitatea, menținând în același timp difuzarea oxigenului”, explică Takeuchi.
Comentarii recente