Ιάπωνες επιστήμονες δημιούργησαν τεχνητό δέρμα από ζωντανά κύτταρα για ρομπότ
Μια ομάδα Ιαπώνων επιστημόνων ανέπτυξε ένα καινοτόμο τεχνητό δέρμα, φτιαγμένο από ζωντανά κύτταρα, το οποίο έχει τη δυνατότητα να «ντύνει» ανθρωποειδή ρομπότ. Αυτή η νέα τεχνική επιτρέπει την προσκόλληση του τεχνητού δέρματος σε ρομπότ, σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας, Σότζι Τακεούτσι, από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο.
Το τεχνητό δέρμα που δημιούργησαν είναι εξαιρετικά μαλακό, σχεδόν όπως το φυσικό δέρμα, και έχει την ικανότητα να αυτο-επιδιορθώνεται σε περίπτωση κοπής ή σκισίματος. Αυτή η καινοτομία αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των ανθρωποειδών ρομπότ, κάνοντάς τα να μοιάζουν περισσότερο με τους ανθρώπους. Επίσης, προσφέρει στα ρομπότ αυξημένη κινητικότητα και ικανότητες ανίχνευσης του περιβάλλοντος.
Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Cell Reports Physical Science» καταγράφει τη σημαντική έρευνα του Εργαστηρίου Βιοϋβριδικών Συστημάτων του Πανεπιστημίου του Τόκιο, υπό την καθοδήγηση του Τακεούτσι, που έχει πραγματοποιήσει εκτενή έρευνα στον τομέα της βιοϋβριδικής ρομποτικής. Στο παρελθόν, το εργαστήριο είχε κατασκευάσει τεχνητό δέρμα που μπορεί να αυτο-επιδιορθωθεί και μικροσκοπικά ρομπότ που είναι ικανά να περπατούν.
Το 2022, οι ερευνητές παρουσίασαν ένα ρομποτικό δάχτυλο καλυμμένο με μηχανικά επεξεργασμένο δερματικό ιστό που είχαν αναπτύξει στο εργαστήριο. Στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές επιχείρησαν να βελτιώσουν τις ιδιότητες και τις λειτουργίες του τεχνητού δέρματος και, μετά από πολλές δοκιμές, κατάφεραν να βρουν έναν τρόπο να το εφαρμόσουν σε ένα ρομπότ.
Η φυσική ευκαμψία του δέρματος
«Η φυσική ευκαμψία του δέρματος, σε συνδυασμό με την ισχυρή μέθοδο προσκόλλησης, εξασφαλίζει ότι το τεχνητό δέρμα μπορεί να κινείται χωρίς να σκίζεται ή να ξεφλουδίζει», δήλωσε ο ερευνητής. Οι προηγούμενες μέθοδοι που χρησιμοποιούνταν για αυτή τη διαδικασία περιλάμβαναν μικρές άγκιστρα για την προσκόλληση του δέρματος σε σκληρές επιφάνειες, ωστόσο αυτές οι μέθοδοι περιορίζουν τις επιφάνειες που μπορούν να δεχτούν δερματικές επιστρώσεις και μπορεί να προκαλέσουν ζημιά κατά τη διάρκεια της κίνησης. Έτσι, η ομάδα σχεδίασε μικρές οπές που επιτρέπουν την εφαρμογή του δέρματος σε σχεδόν οποιαδήποτε επιφάνεια.
Για την προσκόλληση, χρησιμοποιήθηκε μια ειδική γέλη κολλαγόνου. Ωστόσο, επειδή αυτή η γέλη είναι παχύρρευστη, η διοχέτευσή της στις μικροσκοπικές οπές ήταν δύσκολη. Με τη χρήση μιας απλής τεχνικής που ονομάζεται επεξεργασία με πλάσμα, οι ερευνητές κατόρθωσαν να κατευθύνουν το κολλαγόνο στις λεπτές δομές των οπών.
«Η διαχείριση μαλακών, υγρών βιολογικών ιστών κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης είναι πολύ πιο δύσκολη απ’ ό,τι νομίζουμε. Για παράδειγμα, αν το περιβάλλον δεν είναι στειρωμένο, μπορεί να εισέλθουν βακτήρια και να καταστραφεί ο ιστός», εξήγησε ο ερευνητής.
«Το ζωντανό δέρμα μπορεί να προσφέρει νέες δυνατότητες στα ρομπότ. Η αυτό-επιδιόρθωση είναι σημαντική – ορισμένα υλικά που βασίζονται σε χημικές ουσίες μπορούν να το επιτύχουν, αλλά απαιτούν ενεργοποιητές όπως θερμότητα ή πίεση, και δεν μπορούν να αναπαραχθούν όπως τα κύτταρα. Το τεχνητό δέρμα μπορεί να επανορθώσει μικρές αμυχές και έχουμε τη δυνατότητα να προσθέσουμε νεύρα και άλλα δερματικά όργανα», πρόσθεσε.
«Στην έρευνά μας, εντοπίσαμε νέες προκλήσεις, όπως η ανάγκη δημιουργίας ρυτίδων και μιας παχύτερης επιδερμίδας για να επιτύχουμε μια πιο ανθρώπινη εμφάνιση. Πιστεύουμε ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα πιο ρεαλιστικό δέρμα με την προσθήκη ιδρωτοποιών και σμηγματογόνων αδένων, πόρων, αιμοφόρων αγγείων, λίπους και νεύρων. Φυσικά, η κίνηση είναι επίσης κρίσιμη, οπότε μια άλλη σημαντική πρόκληση είναι η ανάπτυξη ανθρώπινων εκφράσεων μέσω προηγμένων ενεργοποιητών ή μυών μέσα στο ρομπότ», κατέληξε ο ερευνητής.
Η δημιουργία ρομπότ ικανών να αυτο-θεραπεύονται, να αντιλαμβάνονται καλύτερα το περιβάλλον τους και να εκτελούν εργασίες με ανθρώπινη επιδεξιότητα είναι μια εντυπωσιακή προοπτική.
