Vědci vytvářejí živou lidskou kůži pro biohybridní roboty

Japonští vědci vytvořili živou lidskou kůži, která pomůže při vytváření biohybridních robotů, které se skládají z živých a umělých materiálů.

Metoda byla představena 9. června v časopise Matter.

Tým byl schopen dát robotickému prstu kůži podobnou texturu, stejně jako vodoodpudivé a samo-hojivé funkce.

Shoji Takeuchi je profesor na Univerzitě v Tokiu, Japonsko.

“Prst vypadá mírně zpoceně ihned po vyjmutí z kultivačního média,” říká Takeuchi. “Jelikož je prst poháněn elektrickým motorem, je také zajímavé slyšet klikací zvuky motoru v harmonii s prstem, který vypadá jako skutečný.”

Vědci se neustále snaží dosáhnout toho, aby humanoidní roboti vypadali ‘skutečně’, zejména pro ty, kteří jsou vyvinuti pro interakci s lidmi ve zdravotnictví a službách. Vytvořením lidského vzhledu lze zlepšit komunikační efektivitu a sympatie pro robotiku.

Omezení umělé silikonové kůže

Umělá kůže vyvinutá pro současné roboty je obvykle vyrobena ze silikonu, který napodobuje lidský vzhled. Nicméně, nedosahuje realistických jemných textur, jako jsou vrásky, a chybí jí kůži specifické funkce. Také bylo dosaženo omezeného úspěchu při výrobě plátů živé kůže pro pokrytí robotů. Je velmi obtížné přizpůsobit je dynamickým objektům s nerovnými povrchy.

“S touto metodou musíte mít ruce zkušeného řemeslníka, který dokáže kožní pláty řezat a upravovat na míru,” pokračuje Takeuchi. “Abychom mohli efektivně pokrýt povrchy kožními buňkami, zavedli jsme metodu tvarování tkání, abychom mohli přímo tvarovat kožní tkáň kolem robota, což vedlo k bezšvému pokrytí kůží na robotickém prstu.”

Stavba živé kůže

Tým nejprve ponořil robotický prst do válce naplněného roztokem kolagenu a lidských dermálních fibroblastů, které jsou dvěma z hlavních složek pojivové tkáně lidské kůže. Podle Takeuchiho je úspěch metody dán přirozenou tendencí kolagenu a fibroblastů ke smršťování, což způsobí, že se směs smrští a přizpůsobí prstu.

Tato vrstva poskytuje základ pro další vrstvu buněk, které se mohou připojit, a tyto buňky jsou lidské epidermální keratinocyty, které tvoří 90% vnější vrstvy kůže. To umožňuje robotovi dosáhnout kůži podobné textury a vlhkosti-zadržující bariéry.

Kůže prokázala dostatečnou sílu a pružnost, aby umožnila robotickému prstu se ohýbat a natahovat, a vnější vrstva byla dostatečně silná, aby mohla být zvednuta pinzetou a odpuzovala vodu. Jedna z dalších zajímavých vlastností této vývoje je, že vytvořená kůže prokázala schopnost samo-hojit, stejně jako lidská kůže.

“Jsme překvapeni, jak dobře se kožní tkáň přizpůsobuje povrchu robota,” říká Takeuchi. “Ale tato práce je pouze prvním krokem směrem k vytváření robotů pokrytých živou kůží.”

Přes to všechno, existují ještě některé výzvy s tímto typem živé kůže. Jednou z nich je, že je slabší než přirozená kůže a vyžaduje stálý přísun živin a odstranění odpadních látek, aby přežila.

Tým se nyní bude snažit překonat tyto výzvy tím, že začlení sofistikované funkční struktury s kůží, které by mohly zahrnovat vlasové folikuly, nehty, senzorické neurony a potní žlázy.

“Domnívám se, že živá kůže je konečným řešením, aby robotům dala vzhled a dotek živých tvorů, protože je to přesně stejný materiál, který pokrývá těla zvířat,” říká Takeuchi.