Các nhà khoa học tạo ra da người sống cho robot sinh học

Các nhà khoa học từ Nhật Bản đã tạo ra da người sống giúp tạo ra robot sinh học, được làm từ cả vật liệu sống và nhân tạo.

Phương pháp này được trình bày vào ngày 9 tháng 6 trên tạp chí Matter.

Đội ngũ đã có thể tạo cho ngón tay robot một kết cấu giống như da, cũng như các chức năng chống nước và tự chữa lành.

Shoji Takeuchi là giáo sư tại Đại học Tokyo, Nhật Bản.

“Ngón tay trông có vẻ hơi ‘đổ mồ hôi’ ngay khi lấy ra khỏi môi trường nuôi cấy,” Takeuchi nói. “Vì ngón tay được điều khiển bởi động cơ điện, cũng thú vị khi nghe thấy tiếng động cơ nhấp nháy hài hòa với ngón tay trông giống như thật.”

Các nhà khoa học đã cố gắng liên tục để làm cho robot giống người nhìn ‘thật’, đặc biệt là những robot được phát triển để tương tác với con người trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và dịch vụ. Bằng cách tạo ra ngoại hình giống người, hiệu quả giao tiếp và sự dễ gần của robot có thể được cải thiện.

Giới hạn của Da Silicone Nhân tạo

Da nhân tạo được phát triển cho robot hiện tại thường được làm từ silicone, mô phỏng ngoại hình con người. Tuy nhiên, nó không đạt được kết cấu tinh tế như nếp nhăn, và nó thiếu các chức năng đặc biệt của da. Ngoài ra, cũng có rất ít thành công trong việc tạo ra các tấm da sống để bao phủ robot. Điều này rất khó để phù hợp với các vật thể động với bề mặt không đều.

“Với phương pháp đó, bạn phải có tay nghề của một nghệ nhân lành nghề có thể cắt và may các tấm da,” Takeuchi tiếp tục. “Để bao phủ hiệu quả các bề mặt với tế bào da, chúng tôi đã thiết lập một phương pháp tạo mô để trực tiếp tạo mô da xung quanh robot, dẫn đến sự che phủ da không mối nối trên ngón tay robot.”

Xây dựng Da Sống

Đội ngũ đầu tiên ngâm ngón tay robot vào một xi lanh chứa dung dịch collagen và tế bào sợi da người, là hai thành phần chính tạo nên mô liên kết của da người. Theo Takeuchi, thành công của phương pháp này là do sự co lại tự nhiên của hỗn hợp collagen và sợi, khiến nó co lại và phù hợp với ngón tay.

Lớp này cung cấp nền tảng cho lớp tế bào tiếp theo dính vào, và các tế bào này là keratinocytes biểu bì người, chiếm 90% lớp ngoài cùng của da. Điều này cho phép robot đạt được kết cấu giống da và các tính chất ngăn ẩm.

Da đã chứng minh đủ sức mạnh và độ đàn hồi để cho phép ngón tay robot cuộn và giãn, và lớp ngoài cùng đủ dày để được nhấc lên bằng kẹp và chống nước. Một trong những khía cạnh thú vị hơn của sự phát triển này là da được tạo ra đã chứng minh khả năng tự chữa lành, giống như da người.

“Chúng tôi ngạc nhiên về việc da mô như thế nào phù hợp với bề mặt robot,” Takeuchi nói. “Nhưng công việc này chỉ là bước đầu tiên trong việc tạo ra robot được bao phủ bởi da sống.”

Với tất cả những điều đó, vẫn còn một số thách thức với loại da sống này. Ví dụ, nó yếu hơn da tự nhiên và đòi hỏi phải cung cấp chất dinh dưỡng liên tục và loại bỏ chất thải để tồn tại.

Đội ngũ sẽ tìm cách vượt qua những thách thức này bằng cách kết hợp các cấu trúc chức năng tinh vi với da, có thể bao gồm nang tóc, móng, neuron cảm giác và tuyến mồ hôi.

“Tôi nghĩ da sống là giải pháp cuối cùng để mang lại cho robot vẻ ngoài và cảm giác của sinh vật sống vì nó chính xác là vật liệu giống như vật liệu bao phủ cơ thể động vật,” Takeuchi nói.