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 ζωντανές και τεχνητές υλικές ουσίες.

Η μέθοδος παρουσιάστηκε στις 9 Ιουνίου στο περιοδικό Matter.

Η ομάδα κατάφερε 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» μόλις βγει από το μέσο καλλιέργειας», λέει ο Takeuchi. «Καθώς το δάχτυλο κινούμενο από einen ηλεκτρικό κινητήρα, είναι επίσης ενδιαφέρον να ακούσουμε τους ήχους του κινητήρα σε αρμονία με ένα δάχτυλο που μοιάζει ακριβώς σαν ένα πραγματικό».

Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει συνεχώς να κάνουν τα ανθρωποειδή ρομπότ να φαίνονται «πραγματικά», ιδιαίτερα για αυτά που αναπτύσσονται για να αλληλεπιδρούν με τους ανθρώπους στις βιομηχανίες υγείας και υπηρεσιών. Δημιουργώντας μια ανθρώπινη εμφάνιση, η αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας και η ευχαρίστηση των ρομπότ μπορούν να βελτιωθούν.

Περιορισμοί του Τεχνητού Δέρματος από Πλαστικό

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

«Με αυτή τη μέθοδο, πρέπει να έχεις τα χέρια ενός εξειδικευμένου τεχνίτη που μπορεί να κόψει και να ράψει τα φύλλα δέρματος», συνεχίζει ο Takeuchi. «Για να καλύψουμε αποτελεσματικά τις επιφάνειες με κυττάρα δέρματος, καθιέρωσα μια μέθοδο μορφοποίησης ιστών για να μορφοποιήσω άμεσα το δέρμα γύρω από το ρομπότ, το οποίο οδήγησε σε μια ατελείωτη κάλυψη δέρματος σε ένα ρομποτικό δάχτυλο».

Κατασκευή του Ζωντανού Δέρματος

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

Αυτός ο στρώμα παρέχει τη βάση για το επόμενο στρώμα κυττάρων να κολλήσουν, 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 την αποθήκευση υγρασίας.

Το δέρμα απέδειξε αρκετή δύναμη και ελαστικότητα για να επιτρέψει στο ρομποτικό δάχτυλο να κυρτωθεί και να τεντωθεί, και το εξωτερικό στρώμα ήταν αρκετά παχύ για να ανυψωθεί με πινσέτες και να απομακρύνει το νερό. Một από τις πιο ενδιαφέρουσες πτυχές αυτής της ανάπτυξης είναι ότι το κατασκευασμένο δέρμα απέδειξε μια ικανότητα για αυτοθεραπεία, όπως και το ανθρώπινο δέρμα.

«Είμαστε έκπληκτοι από το πώς καλά το δέρμα προσαρμόζεται στην επιφάνεια του ρομπότ», λέει ο Takeuchi. «Αλλά αυτό το έργο είναι μόνο ο πρώτος βήμα προς τη δημιουργία ρομπότ που καλύπτονται με ζωντανό δέρμα».

Με όλα αυτά που έχουν कहθεί, υπάρχουν ακόμη κάποιες προκλήσεις με αυτό το είδος ζωντανού δέρματος. Για παράδειγμα, είναι πιο αδύνατο από το φυσικό δέρμα και απαιτεί μια συνεχή παροχή θρεπτικών ουσιών και απομάκρυνση αποβλήτων για να επιβιώσει.

Η ομάδα θα προσπαθήσει τώρα να υπερβεί αυτές τις προκλήσεις ενσωματώνοντας εξειδικευμένες λειτουργικές δομές με το δέρμα, οι οποίες θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τριχικές θύλακες, νύχια, αισθητηριακούς νευρώνες και ιδρωτοποιοούς αδένες.

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