Учні створили живу людську шкіру для біогібридних роботів

Учні з Японії створили живу людську шкіру, яка допоможе у створенні біогібридних роботів, які складаються з живих і штучних матеріалів.

Цей метод був представлений 9 червня в журналі Matter.

Команда змогла надати роботизованому пальцю текстуру шкіри, а також водовідштовхувальні та самооздоровчі функції.

Шодзі Такеучі – професор університету Токіо, Японія.

“Пальець виглядає трохи ‘потним’ одразу після виходу з культури”, – говорить Такеучі. “Оскільки палець приводиться в дію електродвигуном, також цікаво слухати звуки двигуна в гармонії з пальцем, який виглядає точно як справжній”.

Учні постійно намагаються зробити гуманоїдних роботів, які виглядають ‘реальними’, особливо тих, які розроблені для взаємодії з людьми в сфері охорони здоров’я та послуг. Створюючи людський вигляд, можна покращити ефективність спілкування та привабливість робототехніки.

Обмеження штучної силіконової шкіри

Штучна шкіра, розроблена для сучасних роботів, зазвичай виготовляється з силікону, який імітує людський вигляд. Однак вона не досягає реалістичних дрібних текстур, таких як зморшки, і не має шкіряних функцій. Було також обмежене успіху у виготовленні живих шкіряних листків для покриття роботів. Дуже складно адаптувати їх до динамічних об’єктів з нерівними поверхнями.

“За цим методом вам потрібно мати руки кваліфікованого майстра, який може різати і шити шкіряні листки”, – продовжує Такеучі. “Щоб ефективно покрити поверхні шкіряними клітинами, ми розробили метод формування тканини для прямого формування шкіряної тканини навколо робота, що призвело до безшовного покриття шкіри на роботизованому пальці”.

Створення живої шкіри

Команда спочатку занурила роботизований палець у циліндр, заповнений розчином колагену та людських дермальних фібробластів, які є двома основними компонентами, що складають сполучні тканини людської шкіри. За словами Такеучі, успіх цього методу пояснюється природною тенденцією колагену та суміші фібробластів до скорочення, що призводить до їхнього скорочення та адаптації до пальця.

Цей шар забезпечує основу для наступного шару клітин, які прилипають до нього, і ці клітини є людськими епідермальними кератинцитами, які складають 90% зовнішнього шару шкіри. Це дозволяє роботам досягти текстури шкіри та властивостей збереження вологи.

Шкіра продемонструвала достатню міцність та еластичність, щоб дозволити роботизованому пальцю згинатися та розгинатися, а зовнішній шар був достатньо товстим, щоб його можна було підняти пінцетом та відштовхнути воду. Одним з інших цікавих аспектів цієї розробки є те, що створена шкіра продемонструвала здатність до самооздоровлення, як і людська шкіра.

“Ми здивовані тим, як добре шкіряна тканина адаптується до поверхні робота”, – говорить Такеучі. “Але ця робота є лише першим кроком до створення роботів, покритих живою шкірою”.

З усього вищезазначеного, все ж залишаються деякі виклики з цього типу живої шкіри. По-перше, вона слабша за природну шкіру та потребує постійного надходження поживних речовин та видалення відходів для виживання.

Команда тепер буде намагатися подолати ці виклики, інтегруючи складні функціональні структури зі шкірою, які можуть включати в себе волоскові фолікули, нігті, сенсорні нейрони та потові залози.

“Я вважаю, що жива шкіра є кінцевим рішенням для надання роботам вигляду та відчуття живих істот, оскільки це саме те ж матеріал, який покриває тіла тварин”, – говорить Такеучі.