Naukowcy tworzą żyjącą ludzką skórę dla biohybrydowych robotów

Naukowcy z Japonii stworzyli żyjącą ludzką skórę, która pomoże w tworzeniu biohybrydowych robotów, zbudowanych z materiałów żywych i sztucznych.

Metoda została przedstawiona 9 czerwca w czasopiśmie Matter.

Zespół był w stanie nadać robotycznemu palcowi teksturę podobną do skóry, a także funkcje wodoodporne i samouzdrawiające.

Shoji Takeuchi jest profesorem na Uniwersytecie w Tokio, w Japonii.

„Palec wygląda trochę ‘wilgotnie’ zaraz po wyjęciu z medium hodowlanego”, mówi Takeuchi. „Ponieważ palec jest napędzany przez silnik elektryczny, jest też interesujące słuchać klikających dźwięków silnika w harmonii z palcem, który wygląda jak prawdziwy”.

Naukowcy stale starają się uczynić roboty humanoidalne bardziej „ludzkimi”, szczególnie te, które są rozwijane do interakcji z ludźmi w sektorach opieki zdrowotnej i usług. Tworząc wygląd podobny do ludzkiego, można poprawić efektywność komunikacji i sympatię wobec robotów.

Ograniczenia sztucznej skóry silikonowej

Sztuczna skóra opracowana dla obecnych robotów jest zwykle wykonana z silikonu, który naśladuje wygląd ludzki. Nie osiąga jednak realistycznych delikatnych tekstur, takich jak zmarszczki, i brakuje jej funkcji specyficznych dla skóry. Nie udało się również osiągnąć sukcesu w tworzeniu arkuszy żywej skóry do pokrycia robotów. Jest to bardzo trudne do dostosowania do dynamicznych obiektów o nierównych powierzchniach.

„Z tą metodą musisz mieć ręce doświadczonego rzemieślnika, który może ciąć i dopasowywać arkusze skóry”, kontynuuje Takeuchi. „Aby wydajnie pokryć powierzchnie komórkami skóry, ustanowiliśmy metodę formowania tkanek, aby bezpośrednio formować tkankę skóry wokół robota, co dało efekt ciągłego pokrycia skórą palca robota”.

Konstruowanie żywej skóry

Zespół najpierw zanurzył palec robota w cylindrze wypełnionym roztworem kolagenu i ludzkich fibroblastów skóry, które są dwoma głównymi składnikami tkanki łącznej skóry. Według Takeuchi, sukces metody wynika z naturalnej tendencji kolagenu i mieszaniny fibroblastów do kurczenia się i dostosowywania do palca.

Warstwa ta stanowi podstawę dla następnej warstwy komórek, które mogą przylegać, a są to ludzkie keratynocyty naskórka, które stanowią 90% zewnętrznej warstwy skóry. Umożliwia to robotowi osiągnięcie tekstury i właściwości barierowych skóry.

Skóra wykazała wystarczającą siłę i elastyczność, aby palec robota mógł zgiąć się i rozciągnąć, a zewnętrzna warstwa była wystarczająco gruba, aby można ją było unieść pęsetą i odpylić wodę. Jednym z bardziej interesujących aspektów tego rozwoju jest to, że wytworzona skóra wykazała zdolność do samouzdrawiania, podobnie jak ludzka skóra.

„Jesteśmy zaskoczeni, jak dobrze tkanka skóry dostosowuje się do powierzchni robota”, mówi Takeuchi. „Jednak ta praca jest tylko pierwszym krokiem w tworzeniu robotów pokrytych żywą skórą”.

Mimo wszystko, istnieją jeszcze pewne wyzwania związane z tym rodzajem żywej skóry. Po pierwsze, jest słabsza niż naturalna skóra i wymaga stałego zaopatrzenia w składniki odżywcze i usuwania odpadów, aby przetrwać.

Zespół będzie teraz starał się pokonać te wyzwania, włączając w skórę zaawansowane struktury funkcjonalne, które mogą obejmować mieszki włosowe, paznokcie, neurony czuciowe i gruczoły potowe.

„Uważam, że żywa skóra jest ostatecznym rozwiązaniem, aby dać robotom wygląd i dotyk żywych istot, ponieważ jest to dokładnie ten sam materiał, który pokrywa ciała zwierząt”, mówi Takeuchi.