Forskere skaper levende menneskehud for biohybride roboter

Forskere fra Japan har skapt levende menneskehud som vil hjelpe til å skape biohybride roboter, som består av både levende og kunstige materialer.

Metoden ble presentert den 9. juni i tidsskriftet Matter.

Teamet var i stand til å gi en robotfinger en hudlignende tekstur, samt vannavstøtende og selvhelende funksjoner.

Shoji Takeuchi er professor ved Universitetet i Tokyo, Japan.

“Fingeren ser litt ‘svett’ ut rett ut av kulturmiddel,” sier Takeuchi. “Ettersom fingeren er drevet av en elektrisk motor, er det også interessant å høre klikklydene fra motoren i harmoni med en finger som ser ut som en ekte.”

Forskere har konsekvent prøvd å gjøre humanoidroboter se ‘ekte’ ut, spesielt for de som er utviklet for å samhandle med mennesker i helse- og servicenæringer. Ved å skape en menneskelignende utseende, kan kommunikasjonseffektiviteten og likningen av robotikk forbedres.

Begrensninger i kunstig silikonskinn

Det kunstige skinnet som er utviklet for nåværende roboter er vanligvis laget av silikon, som etterligner menneskelige utseende. Det oppnår imidlertid ikke realistiske, delikate teksturer som rynker, og det mangler hudspesifikke funksjoner. Det har også vært begrenset suksess i å fabrikere levende hudark til å dekke roboter. Det er svært vanskelig å tilpasse dem til dynamiske objekter med ujevn overflate.

“Med den metoden må du ha hendene på en dyktig håndverker som kan kutte og sy hudarket,” fortsetter Takeuchi. “For å dekke overflater effektivt med hudceller, etablerte vi en vevmoldingsmetode for å direkte forme hudvev rundt roboten, noe som resulterte i en sammenhengende huddekning på en robotfinger.”

Konstruksjon av levende hud

Teamet submerget først den robotiske fingeren i en sylinder fylt med en løsning av kollagen og humane dermale fibroblaster, som er to av hovedkomponentene som utgjør menneskehudens bindevæv. Ifølge Takeuchi skyldes metodens suksess den naturlige krympetendensen til kollagen- og fibroblastblandingen, som får den til å krympe og tilpasse seg fingeren.

Dette laget danner grunnlaget for det neste laget med celler som kan feste seg, og disse cellene er humane epidermale keratinocytter, som utgjør 90% av den ytreste laget av hud. Dette muliggjør at roboten oppnår en hudlignende tekstur og fuktbåret barriereegenskaper.

Huden viste tilstrekkelig styrke og elastisitet til å tillate den robotiske fingeren å krølle og strekke, og det ytreste laget var tykt nok til å bli løftet med pincetter og avvise vann. En av de andre mer interessante aspektene ved denne utviklingen er at den tilvirkede huden viste en evne til å selvhelbre, akkurat som menneskehud.

“Vi er overrasket over hvor godt hudvevet tilpasser seg robotens overflate,” sier Takeuchi. “Men dette arbeidet er bare det første skrittet mot å skape roboter dekket med levende hud.”

Med all dette sagt, finnes det fortsatt noen utfordringer med denne typen levende hud. For det første er den svakere enn naturlig hud og krever en konstant næringstilførsel og avfallsfjerning for å overleve.

Teamet vil nå prøve å overvinne disse utfordringene ved å inkorporere sofistikerte funksjonelle strukturer med huden, som kan inkludere hårfollikler, negler, sansenevner og svettekjertler.

“Jeg tror levende hud er den ultimate løsningen for å gi roboter utseendet og følelsen av levende skapninger, siden det er akkurat det samme materialet som dekker dyrekropper,” sier Takeuchi.