科学者がバイオハイブリッドロボット用に生きた人間の皮膚を作成

日本の科学者たちは、生体材料と人工材料の両方で作られるバイオハイブリッドロボットの作成に役立つ生きた人間の皮膚を作成した。

この方法は 9 月 XNUMX 日の雑誌に発表されました。 問題.

研究チームはロボットの指に皮膚のような質感を与え、撥水機能や自己修復機能を持たせることに成功した。

竹内章二は東京大学の教授です。

「培地から出たばかりの指は、わずかに『汗をかいた』ように見えます」と竹内氏は言う。 「電動モーターで指を動かすので、本物そっくりの指とモーターのカチカチ音を合わせて聞くのも面白いです。」

科学者たちは、人型ロボット、特にヘルスケア産業やサービス産業で人間と対話するために開発されたロボットを「本物」のように見せようと一貫して努力してきました。 人間のような外観を作り出すことで、ロボットのコミュニケーション効率や好感度を向上させることができます。

人工シリコン皮膚の限界

現在のロボット用に開発されている人工皮膚は通常、人間の外観を模倣したシリコンでできています。 しかし、シワなどの繊細な質感はリアルではなく、肌特有の機能もありません。 ロボットを覆う生体スキンシートの製造にも限定的な成功しか得られていない。 凹凸のある表面を持つ動的なオブジェクトにそれらを適合させることは非常に困難です。

「その方法では、スキンシートをカットして仕立てることができる熟練した職人の手が必要です」と竹内氏は続けます。 「表面を皮膚細胞で効率的に覆うために、ロボットの周囲の皮膚組織を直接成形する組織成形法を確立しました。その結果、ロボットの指にシームレスな皮膚被覆が実現しました。」

生きた皮膚の構築

研究チームはまず、人間の皮膚の結合組織を構成するXNUMXつの主要成分であるコラーゲンと人間の真皮線維芽細胞の溶液で満たされたシリンダーの中にロボットの指を浸した。 竹内氏によると、この方法の成功は、コラーゲンと線維芽細胞の混合物の自然な収縮傾向のおかげで、それが収縮して指にぴったりとフィットするようになるという。

この層は、次に付着する細胞の層の基礎を提供します。これらの細胞は、皮膚の最外層の 90% を構成するヒト表皮ケラチノサイトです。 これにより、ロボットは皮膚のような質感と保湿バリア特性を実現できます。

皮膚は、ロボットの指が丸めたり伸ばしたりできるのに十分な強度と弾力性を示し、最外層はピンセットで持ち上げて水をはじくのに十分な厚さでした。 この開発のもう XNUMX つの興味深い点は、人工皮膚が人間の皮膚と同じように自己修復能力を示したことです。

「皮膚組織がロボットの表面にいかによく適合しているかに驚いています」と竹内氏は言います。 「しかし、この研究は、生きた皮膚で覆われたロボットを作成するための最初のステップにすぎません。」

そうは言っても、この種の生きた皮膚にはまだいくつかの課題があります。 まず、皮膚は自然の皮膚よりも弱く、生き残るためには一定の栄養の供給と老廃物の除去が必要です。

研究チームは今後、毛包、爪、感覚ニューロン、汗腺などの高度な機能構造を皮膚に組み込むことで、これらの課題を克服することを目指している。

「生きた皮膚は、動物の体を覆う素材とまったく同じなので、ロボットに生き物の外観と感触を与える究極の解決策だと思います」と竹内氏は言います。