Οι επιστήμονες δημιουργούν ζωντανό ανθρώπινο δέρμα για βιοϋβριδικά ρομπότ

Επιστήμονες από την Ιαπωνία δημιούργησαν ζωντανό ανθρώπινο δέρμα που θα βοηθήσει στη δημιουργία βιοϋβριδικών ρομπότ, τα οποία είναι κατασκευασμένα τόσο από ζωντανά όσο και από τεχνητά υλικά.

Η μέθοδος παρουσιάστηκε στις 9 Ιουνίου στο περιοδικό ύλη.

Η ομάδα μπόρεσε να δώσει σε ένα ρομποτικό δάχτυλο μια υφή σαν το δέρμα, καθώς και υδατοαπωθητικές και αυτοθεραπευτικές λειτουργίες.

Ο Shoji Takeuchi είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, Ιαπωνία.

«Το δάχτυλο φαίνεται ελαφρώς «ιδρωμένο» κατευθείαν από το μέσο καλλιέργειας», λέει ο Takeuchi. «Δεδομένου ότι το δάχτυλο κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα, είναι επίσης ενδιαφέρον να ακούτε τους ήχους κρότου του κινητήρα σε αρμονία με ένα δάχτυλο που μοιάζει ακριβώς με πραγματικό».

Οι επιστήμονες προσπαθούν συνεχώς να κάνουν τα ανθρωποειδή ρομπότ να φαίνονται «πραγματικά», ειδικά για εκείνα που έχουν αναπτυχθεί για να αλληλεπιδρούν με ανθρώπους στις βιομηχανίες υγειονομικής περίθαλψης και υπηρεσιών. Δημιουργώντας μια ανθρώπινη εμφάνιση, η αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας και η αρεστή της ρομποτικής μπορούν να βελτιωθούν.

Περιορισμοί του δέρματος τεχνητής σιλικόνης

Το τεχνητό δέρμα που αναπτύχθηκε για τα σημερινά ρομπότ είναι συνήθως κατασκευασμένο από σιλικόνη, η οποία μιμείται την ανθρώπινη εμφάνιση. Ωστόσο, δεν επιτυγχάνει ρεαλιστικές λεπτές υφές, όπως οι ρυτίδες, και δεν έχει ειδικές για το δέρμα λειτουργίες. Υπήρξε επίσης περιορισμένη επιτυχία στην κατασκευή φύλλων ζωντανού δέρματος για την κάλυψη ρομπότ. Είναι πολύ δύσκολο να τα προσαρμόσετε σε δυναμικά αντικείμενα με ανώμαλες επιφάνειες.

«Με αυτή τη μέθοδο, πρέπει να έχεις τα χέρια ενός ειδικευμένου τεχνίτη που μπορεί να κόψει και να προσαρμόσει τα φύλλα του δέρματος», συνεχίζει ο Takeuchi. «Για να καλύψουμε αποτελεσματικά τις επιφάνειες με κύτταρα δέρματος, δημιουργήσαμε μια μέθοδο χύτευσης ιστού για να διαμορφώσουμε απευθείας τον ιστό του δέρματος γύρω από το ρομπότ, η οποία είχε ως αποτέλεσμα μια απρόσκοπτη κάλυψη του δέρματος σε ένα ρομποτικό δάχτυλο».

Κατασκευάζοντας το ζωντανό δέρμα

Η ομάδα βύθισε αρχικά το ρομποτικό δάκτυλο σε έναν κύλινδρο γεμάτο με διάλυμα κολλαγόνου και ανθρώπινων δερματικών ινοβλαστών, που είναι δύο από τα κύρια συστατικά που συνθέτουν τους συνδετικούς ιστούς του ανθρώπινου δέρματος. Σύμφωνα με τον Takeuchi, η επιτυχία της μεθόδου οφείλεται στη φυσική τάση συρρίκνωσης του μείγματος κολλαγόνου και ινοβλαστών, που το κάνει να συρρικνώνεται και να συμμορφώνεται με το δάχτυλο.

Αυτό το στρώμα παρέχει τη βάση για το επόμενο στρώμα κυττάρων που θα κολλήσει, και αυτά τα κύτταρα είναι ανθρώπινα επιδερμικά κερατινοκύτταρα, τα οποία αποτελούν το 90% του εξώτατου στρώματος του δέρματος. Αυτό επιτρέπει στο ρομπότ να επιτύχει μια υφή που μοιάζει με το δέρμα και ιδιότητες φραγμού που συγκρατούν την υγρασία.

Το δέρμα επέδειξε αρκετή δύναμη και ελαστικότητα για να επιτρέψει στο ρομποτικό δάκτυλο να κυρτώσει και να τεντωθεί, και το πιο εξωτερικό στρώμα ήταν αρκετά παχύ ώστε να ανασηκώνεται με τσιμπιδάκια και να απωθεί το νερό. Μία από τις άλλες πιο ενδιαφέρουσες πτυχές αυτής της εξέλιξης είναι ότι το δημιουργημένο δέρμα επέδειξε την ικανότητα να αυτοθεραπεύεται, όπως ακριβώς και το ανθρώπινο δέρμα.

«Είμαστε έκπληκτοι από το πόσο καλά ο ιστός του δέρματος συμμορφώνεται με την επιφάνεια του ρομπότ», λέει ο Takeuchi. «Αλλά αυτή η δουλειά είναι μόνο το πρώτο βήμα προς τη δημιουργία ρομπότ καλυμμένων με ζωντανό δέρμα».

Με όλα αυτά που λέγονται, υπάρχουν ακόμα κάποιες προκλήσεις με αυτόν τον τύπο ζωντανού δέρματος. Πρώτον, είναι πιο αδύναμο από το φυσικό δέρμα και απαιτεί συνεχή παροχή θρεπτικών συστατικών και απομάκρυνση των απορριμμάτων για να επιβιώσει.

Η ομάδα θα προσπαθήσει τώρα να ξεπεράσει αυτές τις προκλήσεις ενσωματώνοντας εξελιγμένες λειτουργικές δομές με το δέρμα, οι οποίες θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τριχοθυλάκια, νύχια, αισθητήριους νευρώνες και ιδρωτοποιούς αδένες.

«Νομίζω ότι το ζωντανό δέρμα είναι η απόλυτη λύση για να δώσει στα ρομπότ την όψη και την αφή των ζωντανών πλασμάτων, καθώς είναι ακριβώς το ίδιο υλικό που καλύπτει τα σώματα των ζώων», λέει ο Takeuchi.