Ιάπωνες ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα τεχνική για την προσκόλληση τεχνητού δέρματος σε ανθρωποειδή ρομπότ.

Το τεχνητό δέρμα κατασκευάστηκε στο εργαστήριο, χρησιμοποιώντας ζωντανά κύτταρα. Είναι μαλακό όπως και το πραγματικό και μπορεί να αυτο-επιδιορθωθεί, αν κοπεί ή σκιστεί, σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας Σότζι Τακεούτσι από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο. Η καινοτομία αυτή αποτελεί ένα μεγάλο βήμα στη δημιουργία ανθρωποειδών ρομπότ, που θα μοιάζουν όλο και περισσότερο στους ανθρώπους. Επιπλέον, θα μπορούσε να προσδώσει στα ρομπότ αυξημένη κινητικότητα, ικανότητες αυτο-επιδιόρθωσης και ανίχνευσης.

Το Εργαστήριο Βιοϋβριδικών Συστημάτων του Πανεπιστημίου, υπό την ηγεσία του Τακεούτσι, έχει πραγματοποιήσει σημαντική έρευνα στον τομέα της βιοϋβριδικής ρομποτικής, η οποία συνδυάζει τη μηχανολογία και τη βιολογία. Σε προηγούμενες ερευνητικές προσπάθειες, το εργαστήριο έχει δημιουργήσει τεχνητό δέρμα που μπορεί να αυτο-επιδιορθωθεί και μικροσκοπικά ρομπότ που μπορούν να περπατήσουν. Το 2022 οι ερευνητές παρουσίασαν ένα ρομποτικό δάχτυλο, το οποίο είχαν καλύψει με μηχανικά επεξεργασμένο δερματικό ιστό που ανέπτυξαν στο εργαστήριο.

Για την παρούσα μελέτη, οι ερευνητές θέλησαν να βελτιώσουν τις ιδιότητες και τις λειτουργικότητες του τεχνητού δέρματος. Μετά από μια σειρά πειραμάτων κατάφεραν να βρουν έναν τρόπο, για να το εφαρμόσουν σε ένα ρομπότ.

«Η φυσική ευκαμψία του δέρματος και η ισχυρή μέθοδος πρόσφυσης διασφαλίζουν, ότι το τεχνητό δέρμα μπορεί να μετακινείται χωρίς να σκίζεται ή να ξεφλουδίζει», δήλωσε ο ερευνητής.

Οι προηγούμενες μέθοδοι για τη διαδικασία αυτή περιλάμβαναν μίνι άγκιστρα για την προσκόλληση του δερματικού ιστού σε στερεές επιφάνειες, αλλά αυτά περιόριζαν τα είδη των επιφανειών που μπορούσαν να δεχτούν δερματικές επιστρώσεις, ενώ μπορούσαν να προκαλέσουν ζημιά κατά τη διάρκεια της κίνησης. Για αυτό και η ομάδα σχεδίασε μικρές οπές που προσαρμόζουν το δέρμα σε σχεδόν οποιοδήποτε επιφάνεια.

Η ομάδα χρησιμοποίησε μια ειδική γέλη κολλαγόνου για την προσκόλληση, η οποία όμως επειδή είναι φυσικά παχύρρευστη, ήταν δύσκολο να διοχετευθεί στις μικροσκοπικές οπές. Χρησιμοποιώντας μια απλή τεχνική για την πρόσφυση πλαστικών που ονομάζεται επεξεργασία με πλάσμα, κατάφεραν να κατευθύνουν το κολλαγόνο στις λεπτές δομές των οπών.

«Ο χειρισμός μαλακών, υγρών βιολογικών ιστών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης είναι πολύ πιο δύσκολος από ό,τι πιστεύεται. Για παράδειγμα, αν το περιβάλλον δεν είναι στειρωμένο, μπορεί να εισέλθουν βακτήρια και να πεθάνει ο ιστός», εξήγησε ο ερευνητής.

«Το ζωντανό δέρμα μπορεί να προσφέρει νέες ικανότητες στα ρομπότ. Η αυτό-επιδιόρθωση είναι μεγάλη υπόθεση – ορισμένα υλικά με βάση χημικές ουσίες μπορούν να το κάνουν αυτό, αλλά απαιτούν εναύσματα όπως θερμότητα, πίεση ή άλλα σήματα, και επίσης δεν πολλαπλασιάζονται όπως τα κύτταρα. Το τεχνητό δέρμα μπορεί να επιδιορθώσει μικρές αμυχές και μπορούμε να προσθέσουμε νεύρα και άλλα δερματικά όργανα» συμπλήρωσε.

«Μέσω αυτής της έρευνας, εντοπίσαμε νέες προκλήσεις, όπως η ανάγκη για τη δημιουργία ρυτίδων και μιας παχύτερης επιδερμίδας προκειμένου να επιτύχουμε μια πιο ανθρώπινη εμφάνιση. Πιστεύουμε ότι η δημιουργία ενός παχύτερου και πιο ρεαλιστικού δέρματος μπορεί να επιτευχθεί με την ενσωμάτωση ιδρωτοποιών και σμηγματογόνων αδένων, πόρων, αιμοφόρων αγγείων, λίπους και νεύρων. Φυσικά, η κίνηση είναι επίσης ένας κρίσιμος παράγοντας, οπότε μια άλλη σημαντική πρόκληση είναι η δημιουργία ανθρώπινων εκφράσεων με την ενσωμάτωση εξελιγμένων ενεργοποιητών ή μυών στο εσωτερικό του ρομπότ. Η δημιουργία ρομπότ που μπορούν να αυτό-θεραπεύονται, να αντιλαμβάνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια το περιβάλλον τους και να εκτελούν εργασίες με επιδεξιότητα που μοιάζει με την ανθρώπινη, είναι μια απίστευτα συναρπαστική ιδέα» κατέληξε ο ερευνητής.

Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Cell Reports Physical Science».

ΠΗΓΗ: BBC, Interesting Engineering, ΕΡΤ