นักวิทยาศาสตร์สร้างผิวหนังมนุษย์ที่มีชีวิตสำหรับหุ่นยนต์ไบโอไฮบริด

นักวิทยาศาสตร์จากประเทศญี่ปุ่นได้สร้างผิวหนังมนุษย์ที่มีชีวิตซึ่งจะช่วยในการสร้างหุ่นยนต์ไบโอไฮบริด ซึ่งทำจากวัสดุทั้งที่มีชีวิตและวัสดุเทียม

วิธีการนี้ถูกนำเสนอเมื่อวันที่ 9 มิถุนายนในวารสาร เรื่อง.

ทีมงานสามารถให้นิ้วหุ่นยนต์มีพื้นผิวเหมือนผิวหนังได้ เช่นเดียวกับคุณสมบัติไม่ซับน้ำและการรักษาตัวเอง

Shoji Takeuchi เป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น

“นิ้วมีลักษณะ 'ขับเหงื่อ' เล็กน้อยตรงออกมาจากอาหารเลี้ยงเชื้อ” ทาเคอุจิกล่าว “เนื่องจากนิ้วขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า จึงน่าสนใจที่จะได้ยินเสียงคลิกของมอเตอร์ที่กลมกลืนกับนิ้วที่ดูเหมือนของจริง”

นักวิทยาศาสตร์พยายามอย่างต่อเนื่องในการทำให้หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ดูเหมือน 'ของจริง' โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อโต้ตอบกับมนุษย์ในอุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพและการบริการ ด้วยการสร้างรูปลักษณ์ที่เหมือนมนุษย์ ประสิทธิภาพการสื่อสารและความเหมือนของหุ่นยนต์สามารถปรับปรุงได้

ข้อจำกัดของผิวซิลิโคนเทียม

ผิวหนังเทียมที่พัฒนาขึ้นสำหรับหุ่นยนต์ในปัจจุบันมักจะทำจากซิลิโคนซึ่งเลียนแบบรูปร่างหน้าตาของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์นี้ไม่ได้พื้นผิวที่ละเอียดอ่อนเหมือนจริง เช่น รอยย่น และขาดฟังก์ชันเฉพาะของผิวหนัง การผลิตแผ่นหนังที่มีชีวิตเพื่อคลุมหุ่นยนต์ยังประสบความสำเร็จอย่างจำกัด เป็นเรื่องยากมากที่จะปรับให้เข้ากับวัตถุไดนามิกที่มีพื้นผิวไม่เรียบ

“ด้วยวิธีนี้ คุณต้องมีมือของช่างฝีมือผู้ชำนาญที่สามารถตัดและปรับแต่งแผ่นหนังได้” ทาเคอุจิกล่าวต่อ “เพื่อปกปิดพื้นผิวด้วยเซลล์ผิวอย่างมีประสิทธิภาพ เราได้คิดค้นวิธีการขึ้นรูปเนื้อเยื่อเพื่อขึ้นรูปเนื้อเยื่อผิวหนังรอบ ๆ หุ่นยนต์โดยตรง ซึ่งส่งผลให้การปกปิดผิวหนังแบบไร้รอยต่อบนนิ้วของหุ่นยนต์”

การสร้างผิวหนังที่มีชีวิต

ขั้นแรก ทีมงานจุ่มนิ้วของหุ่นยนต์ลงในกระบอกที่เต็มไปด้วยสารละลายของคอลลาเจนและไฟโบรบลาสต์ผิวหนังของมนุษย์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลัก XNUMX ชนิดที่ประกอบกันเป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของผิวหนังมนุษย์ จากข้อมูลของ Takeuchi ความสำเร็จของวิธีนี้เป็นผลมาจากแนวโน้มการหดตัวตามธรรมชาติของส่วนผสมของคอลลาเจนและไฟโบรบลาสต์ ซึ่งทำให้การหดตัวและสอดรับกับนิ้ว

ชั้นนี้เป็นรากฐานสำหรับเซลล์ชั้นต่อไปที่จะเกาะติด และเซลล์เหล่านี้คือเคอราติโนไซต์ผิวหนังชั้นนอกของมนุษย์ ซึ่งคิดเป็น 90% ของชั้นผิวหนังชั้นนอกสุด สิ่งนี้ทำให้หุ่นยนต์มีพื้นผิวเหมือนผิวหนังและมีคุณสมบัติเป็นเกราะป้องกันความชื้น

ผิวหนังแสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงและความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะทำให้นิ้วของหุ่นยนต์งอและยืดได้ และชั้นนอกสุดก็หนาพอที่จะยกขึ้นด้วยแหนบและไล่น้ำออก อีกแง่มุมหนึ่งที่น่าสนใจของการพัฒนานี้คือผิวหนังที่สร้างขึ้นได้แสดงความสามารถในการรักษาตัวเองเช่นเดียวกับผิวหนังของมนุษย์

“เราประหลาดใจมากที่เนื้อเยื่อผิวหนังประสานเข้ากับพื้นผิวของหุ่นยนต์ได้ดีเพียงใด” ทาเคอุจิกล่าว “แต่งานนี้เป็นเพียงขั้นตอนแรกสู่การสร้างหุ่นยนต์ที่ปกคลุมด้วยผิวหนังที่มีชีวิต”

จากทั้งหมดที่กล่าวมา ยังคงมีความท้าทายอยู่บ้างกับผิวที่มีชีวิตประเภทนี้ ประการหนึ่ง ผิวอ่อนแอกว่าธรรมชาติและต้องการสารอาหารที่สม่ำเสมอและการกำจัดของเสียเพื่อความอยู่รอด

ตอนนี้ทีมจะพยายามเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ด้วยการผสมผสานโครงสร้างการทำงานที่ซับซ้อนเข้ากับผิวหนัง ซึ่งอาจรวมถึงรูขุมขน เล็บ เซลล์ประสาทรับความรู้สึก และต่อมเหงื่อ

“ฉันคิดว่าผิวหนังที่มีชีวิตเป็นทางออกที่ดีที่สุดในการทำให้หุ่นยนต์มีรูปลักษณ์และสัมผัสของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากเป็นวัสดุชนิดเดียวกับที่ใช้ห่อหุ้มร่างกายของสัตว์” ทาเคอุจิกล่าว