علماء يصنعون جلدًا بشريًا حيًا للروبوتات البيولوجية الهجينة

قام علماء من اليابان بصنع بشرة بشرية حية ستساعد في إنشاء روبوتات بيولوجية هجينة، وهي مصنوعة من مواد حية واصطناعية.

تم تقديم الطريقة في 9 يونيو في مجلة Matter.

تمكن الفريق من منح إصبع روبوتي ملمسًا تشبه البشرة، بالإضافة إلى وظائف مقاومة للماء وذاتية التعافي.

شوجي تاكوتشي هو أستاذ في جامعة طوكيو، اليابان.

“يبدو الإصبع قليلاً ‘مبللاً’ مباشرة من وسط الاستنبات，” يقول تاكوتشي. “بما أن الإصبع مدفوع بواسطة محرك كهربائي، من المثير سماع صوت نقر المحرك في وئام مع إصبع يبدو مثل واحد حقيقي”.

لقد حاول العلماء باستمرار جعل روبوتات الشبه البشرية تبدو ‘حقيقية’، خاصة تلك التي تم تطويرها للتفاعل مع البشر في صناعات الرعاية الصحية والخدمات. من خلال إنشاء مظهر بشري، يمكن تحسين كفاءة الاتصال ومدى تقبّل الروبوتات.

قيود الجلد الاصطناعي المصنوع من السيليكون

الجلد الاصطناعي الذي تم تطويره لآلات الروبوت الحالية عادة ما يكون مصنوعًا من السيليكون، الذي يقلد المظهر البشري. ومع ذلك، لا يصل إلى ملامس دقيقة واقعية مثل التجاعيد، ويفتقر إلى وظائف خاصة بالجلد. كما كان هناك نجاح محدود في تصنيع أوراق جلدية حية لتغطية الروبوتات. من الصعب جداً أن تتوافق مع الأجسام الديناميكية ذات السطوح غير المستوية.

“بهذه الطريقة، عليك أن تكون لديك أيدي فنان ماهر يمكنه قص وتفصيل أوراق الجلد，” يواصل تاكوتشي. “لتغطية الأسطح بخلايا الجلد بكفاءة، قمنا بتأسيس طريقة صب الأنسجة لتشكيل الأنسجة الجلدية مباشرة حول الروبوت، مما أدى إلى تغطية جلدية متصلة على إصبع روبوتي”.

بناء الجلد الحي

أولاً، غمر الفريق الإصبع الروبوتي في أسطوانة مليئة بمحلول من الكولاجين والخلايا الليفية للأدمة البشرية، وهما من المكونات الرئيسية للأنسجة الضامة في جلد الإنسان. وفقًا لتاكوتشي، يعود نجاح الطريقة إلى الميل الطبيعي لمزيج الكولاجين والخلايا الليفية للتقلص، مما يسبب تقلصه وتوافقه مع الإصبع.

توفّر هذه الطبقة أساسًا للطبقة التالية من الخلايا لتلتصق بها، وهذه الخلايا هي الخلايا الكيراتينية للبشرة البشرية، والتي تشكل 90٪ من الطبقة الخارجية للجلد. هذا يسمح للروبوت بالحصول على ملمس شبيه بالجلد وخصائص حواجز الاحتفاظ بالرطوبة.

أظهر الجلد قوة ومرونة كافية لتمكين الإصبع الروبوتي من الانحناء والتمديد، وكانت الطبقة الخارجية سميكة بما يكفي لرفعها بملقط وطرد الماء. واحدة من الجوانب الأكثر إثارة للاهتمام في هذا التطوير هي أن الجلد المصنوع أظهر القدرة على التعافي الذاتي، مثل الجلد البشري.

“نحن مندهشون من كيفية توفق الأنسجة الجلدية مع سطح الروبوت，” يقول تاكوتشي. “لكن هذا العمل هو فقط الخطوة الأولى نحو إنشاء روبوتات مغطاة بجلد حي”.

مع كل ما قيل، لا تزال هناك بعض التحديات مع هذا النوع من الجلد الحي. من بينها أنه أضعف من الجلد الطبيعي ويتطلب إمدادًا مستمرًا بالمغذيات وإزالة الفضلات للبقاء على قيد الحياة.

سيبحث الفريق الآن للتغلب على هذه التحديات من خلال دمج هياكل وظيفية متقدمة مع الجلد، والتي قد تشمل بصيلات الشعر، والأظافر، والخلايا العصبية الحسية، والغدد العرقية.

“أعتقد أن الجلد الحي هو الحل النهائي لإعطاء الروبوتات مظهر ولمس الكائنات الحية لأنه هو نفس المادة التي تغطي أجسام الحيوانات،” يقول تاكوتشي.