Επιστήμονες δημιουργούν ζωντανό ανθρώπινο δέρμα για βιοϋβριδικά ρομπότ

Επιστήμονες από την Ιαπωνία έχουν δημιουργήσει ζωντανό ανθρώπινο δέρμα που θα βοηθήσει στη δημιουργία βιοϋβριδικών ρομπότ, τα οποία αποτελούνται από ζωντανά και τεχνητά υλικά.

Η μέθοδος παρουσιάστηκε στις 9 Ιουνίου στο περιοδικό Matter.

Η ομάδα ήταν σε θέση να δώσει σε ένα ρομποτικό δάχτυλο μια υφή παρόμοια με αυτή του δέρματος, καθώς και υδροαπωθητικές και αυτοθεραπευτικές λειτουργίες.

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

“Το δάχτυλο φαίνεται ελαφρώς ‘ιδρωμένο’ απευθείας από το μέσο καλλιέργειας,” λέει ο Takeuchi. “Από τη στιγμή που το δάχτυλο κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα, είναι επίσης ενδιαφέρον να ακούσουμε τους ήχους του κινητήρα σε αρμονία με ένα δάχτυλο που μοιάζει ακριβώς με ένα πραγματικό.”

Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει συνεχώς να κάνουν τα ανθρωπόμορφα ρομπότ να φαίνονται ‘πραγματικά’, ειδικά για εκείνα που αναπτύσσονται για να αλληλεπιδρούν με τους ανθρώπους στις βιομηχανίες υγείας και υπηρεσιών. Δημιουργώντας μια ανθρώπινη εμφάνιση, η αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας και το πόσο συμπαθή είναι τα ρομπότ μπορούν να βελτιωθούν.

Περιορισμοί του Τεχνητού Δέρματος από Σιλικόνη

Το τεχνητό δέρμα που έχει αναπτυχθεί για τα τρέχοντα ρομπότ είναι συνήθως κατασκευασμένο από σιλικόνη, το οποίο μιμείται την ανθρώπινη εμφάνιση. Ωστόσο, δεν επιτυγχάνει πραγματικές λεπτές υφές όπως οι ρυτίδες, και λείπουν οι λειτουργίες του δέρματος. Υπήρχε επίσης περιορισμένη επιτυχία στην κατασκευή ζωντανών φύλλων δέρματος για να καλύψουν τα ρομπότ. Είναι πολύ δύσκολο να τα προσαρμόσουν σε δυναμικά αντικείμενα με ακανόνιστες επιφάνειες.

“Με αυτή τη μέθοδο, πρέπει να έχετε τα χέρια ενός εξειδικευμένου τεχνίτη που μπορεί να κόψει και να τακτοποιήσει τα φύλλα του δέρματος,” συνεχίζει ο Takeuchi. “Για να καλύψουμε αποτελεσματικά τις επιφάνειες με κύτταρα του δέρματος, καθιερώσαμε μια μέθοδο μορφοποίησης του ιστού για να μορφοποιήσουμε απευθείας το δέρμα γύρω από το ρομπότ, το οποίο οδήγησε σε μια αδιάκοπη κάλυψη του δέρματος σε ένα ρομποτικό δάχτυλο.”

Κατασκευή του Ζωντανού Δέρματος

Η ομάδα πρώτα βύθισε το ρομποτικό δάχτυλο σε έναν κύλινδρο γεμάτο με ένα διάλυμα κολλαγόνου και ανθρώπινων δερματικών ινοβλαστών, τα οποία είναι δύο από τα κύρια συστατικά που αποτελούν τον συνδετικό ιστό του ανθρώπινου δέρματος. Σύμφωνα με τον Takeuchi, η επιτυχία της μεθόδου οφείλεται στη φυσική τάση συρρίκνωσης του κολλαγόνου και του μιγματος των ινοβλαστών, το οποίο προκαλεί τη συρρίκνωσή του και την προσαρμογή στο δάχτυλο.

Αυτή η στρώση παρέχει τη βάση για την επόμενη στρώση κυττάρων να προσκολληθούν, και αυτά τα κύτταρα είναι ανθρώπινα επιδερμικά κερατινοκύτταρα, τα οποία αποτελούν το 90% του εξωτερικότερου στρώματος του δέρματος. Αυτό επιτρέπει στο ρομπότ να επιτύχει μια υφή παρόμοια με αυτή του δέρματος και ιδιότητες μπαριέρας για τη διατήρηση της υγρασίας.

Το δέρμα απέδειξε αρκετή δύναμη και ελαστικότητα για να επιτρέψει στο ρομποτικό δάχτυλο να λυγίζει και να τεντώνεται, και το εξωτερικό στρώμα ήταν αρκετά παχύ για να ανυψωθεί με πιντσέτα και να απομακρύνει το νερό. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά αυτής της ανάπτυξης είναι ότι το κατασκευασμένο δέρμα απέδειξε την ικανότητα να αυτοθεραπεύεται, όπως και το ανθρώπινο δέρμα.

“Είμαστε έκπληκτοι από το πόσο καλά το δέρμα προσαρμόζεται στην επιφάνεια του ρομπότ,” λέει ο Takeuchi. “Αλλά αυτό το έργο είναι μόνο το πρώτο βήμα προς τη δημιουργία ρομπότ που καλύπτονται με ζωντανό δέρμα.”

Παρά τα παραπάνω, υπάρχουν ακόμη κάποιες προκλήσεις με αυτό το είδος ζωντανού δέρματος. Για παράδειγμα, είναι πιο αδύναμο από το φυσικό δέρμα και απαιτεί συνεχή παροχή θρεπτικών ουσιών και απομάκρυνση των αποβλήτων για να επιβιώσει.

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

“Πιστεύω ότι το ζωντανό δέρμα είναι η τελική λύση για να δώσουμε στα ρομπότ την εμφάνιση και την αίσθηση των ζωντανών όντων,επειδή είναι ακριβώς το ίδιο υλικό που καλύπτει τα σώματα των ζώων,” λέει ο Takeuchi.