Wetenschappers creëren levende menselijke huid voor biohybride robots

Wetenschappers uit Japan hebben levende menselijke huid gemaakt die zal helpen bij de creatie van biohybride robots, die zijn gemaakt van zowel levende als kunststoffen.

De methode werd op 9 juni gepresenteerd in het tijdschrift Matter.

Het team kon een robotvinger een huid-achtige textuur geven, evenals waterafstotende en zelfherstellende functies.

Shoji Takeuchi is een professor aan de Universiteit van Tokio, Japan.

“De vinger ziet er een beetje ‘zweterig’ uit als hij rechtstreeks uit het cultuurmedium komt,” zegt Takeuchi. “Aangezien de vinger wordt aangedreven door een elektrische motor, is het ook interessant om de klikgeluiden van de motor te horen in harmonie met een vinger die er net zo uitziet als een echte.”

Wetenschappers hebben consistent geprobeerd om humanoïde robots er ‘echt’ uit te laten zien, vooral voor die welke zijn ontwikkeld om met mensen te communiceren in de gezondheids- en dienstensector. Door een mensachtig uiterlijk te creëren, kan de communicatie-efficiëntie en sympathie van robots worden verbeterd.

Beperkingen van kunststofhuid

De kunststofhuid die voor huidige robots is ontwikkeld, is meestal gemaakt van silicone, die het menselijk uiterlijk imiteert. Echter, het bereikt geen realistische delicate textures zoals rimpels, en het ontbeert huid-specifieke functies. Er is ook beperkt succes geboekt bij het fabriceren van levende huidvellen om robots te bedekken. Het is heel moeilijk om ze aan te passen aan dynamische objecten met oneffen oppervlakken.

“Met die methode moet je de handen van een ervaren ambachtsman hebben die de huidvellen kan knippen en aanpassen,” gaat Takeuchi verder. “Om oppervlakken efficiënt te bedekken met huidcellen, hebben we een weefselvormingsmethode ontwikkeld om huidweefsel rechtstreeks om de robot te vormen, wat resulteerde in een naadloze huidbedekking op een robotvinger.”

Het creëren van levende huid

Het team dompelde de robotvinger eerst onder in een cilinder gevuld met een oplossing van collageen en humane dermale fibroblasten, die twee van de belangrijkste componenten zijn die het bindweefsel van de menselijke huid vormen. Volgens Takeuchi is het succes van de methode te wijten aan de natuurlijke neiging van het collageen- en fibroblastmengsel om te krimpen en zich aan te passen aan de vinger.

Deze laag vormt de basis voor de volgende laag cellen om aan te hechten, en deze cellen zijn humane epidermale keratinocyten, die 90% van de buitenste laag van de huid vormen. Dit stelt de robot in staat om een huid-achtige textuur en vochtbehoudende barrièreeigenschappen te bereiken.

De huid toonde voldoende sterkte en elasticiteit om de robotvinger te laten knikken en strekken, en de buitenste laag was dik genoeg om met pincetten op te tillen en water af te stoten. Een van de andere interessantere aspecten van deze ontwikkeling is dat de gemaakte huid de mogelijkheid heeft om zichzelf te herstellen, net als de menselijke huid.

“We zijn verrast door hoe goed de huidweefsel zich aanpast aan het oppervlak van de robot,” zegt Takeuchi. “Maar dit werk is slechts de eerste stap naar het creëren van robots bedekt met levende huid.”

Met al het bovenstaande gezegd, zijn er nog enkele uitdagingen met dit type levende huid. Ten eerste is het zwakker dan natuurlijke huid en vereist het een constante toevoer van voedingsstoffen en afvoer van afval om te overleven.

Het team zal nu proberen om deze uitdagingen te overwinnen door geavanceerde functionele structuren te integreren met de huid, die kunnen omvatten haarfollikels, nagels, sensorische neuronen en zweetklieren.

“Ik denk dat levende huid de ultieme oplossing is om robots het uiterlijk en de aanraking van levende wezens te geven, aangezien het precies hetzelfde materiaal is dat dierlijke lichamen bedekt,” zegt Takeuchi.