Ekipa znanstvenikov z Harvardske medicinske fakultete pod vodstvom dr. Su Ryon Shin razvija robote, ki jih poganjajo žive celice namesto konvencionalnih motorjev in zobnikov. Ta raziskava, objavljena v International Journal of Extreme Manufacturing, predstavlja napredek na področju biohibridne robotike, področja, ki skuša združiti živo tkivo s sintetičnimi strukturami, da bi ustvarilo stroje z zmogljivostmi, ki so bližje tistim, ki jih imajo ljudje.
Glavni cilj tega projekta je izdelava robotov, ki ne le posnemajo človeške gibe, ampak se tudi prilagajajo in odzivajo na svoje okolje na bolj naraven način. Da bi to dosegli, ekipa iz Harvarda uporablja tako mišične celice, ki se krčijo v odziv na električne signale, kot tudi srčne celice, ki so sposobne samostojnega in usklajenega utripanja. Ta kombinacija omogoča biohibridnim robotom, da se upogibajo, krčijo in potencialno rastejo z uporabo živega tkiva, kar predstavlja spremembo v primerjavi s tradicionalnimi stroji iz jekla in plastike.
Proizvodnja teh robotov, ki jih poganjajo žive celice, zahteva napredne tehnologije za organizacijo in ohranjanje živih mišičnih celic zunaj človeškega telesa. Članek izpostavlja štiri glavne metode: 3D-biotiskanje, elektrofiliranje, mikrofluidika in samosestavljanje. Te tehnike omogočajo znanstvenikom, da celice natančno razporedijo in jih gojijo v posebej zasnovanih ogrodjih, kar olajša usklajeno poravnavanje, rast in krčenje tkiv.
Dr. Shin poudarja, da je proizvodnja ključna za učinkovitost, saj način gojenja in usmerjanja mišičnih celic določa, ali se ti roboti lahko premikajo, prilagajajo in obstajajo.
Inovacije v biohibridni robotiki
Krhkost živih tkiv predstavlja velike izzive. Mišice, ki se uporabljajo v teh robotih, so občutljive in zahtevajo stalno oskrbo s hranili in kisikom, kar je težko vzdrževati zunaj organizma. Zaradi tega večina sedanjih biohibridnih robotov deluje le v nadzorovanih okoljih, njihova proizvodnja v velikem obsegu pa ostaja izziv.
Da bi premagali te omejitve, ekipa iz Harvarda raziskuje strategije, kot so večmaterialno tiskanje za povečanje odpornosti in kompleksnosti robotov, uporaba perfuzibilnih ogrodij, ki celicam zagotavljajo hranilne snovi, in modularna zasnova, ki izboljšuje prilagodljivost in trajnost strojev. Te rešitve bi lahko utrle pot za bolj robustne in funkcionalne biohibridne robote v prihodnosti.
Podobni projekti in perspektive za prihodnost
Panorama biohibridne robotike ni omejena na Harvard. Marca so raziskovalci Inštituta za tehnologijo Massachusetts (MIT) predstavili umetne mišice, ki se lahko premikajo v različne smeri in posnemajo delovanje človeške iris.
Ekipa Univerze Carnegie Mellon pa dela na AggreBots, bioloških robotih, ki uporabljajo človeške pljučne celice. Te pobude ponazarjajo raznolikost pristopov in dinamičnost tega nastajajočega področja, čeprav se metode in cilji posameznih skupin razlikujejo.
Potencial biohibridne robotike sega dlje od tehnološke inovativnosti. Če se bodo roboti, ki jih poganjajo žive celice, uveljavili, bi lahko preoblikovali celotne sektorje, saj bi ponujali stroje, ki se lahko prilagajajo, samodejno popravljajo in bolj organsko interagirajo s svojim okoljem. Raziskovalci menijo, da bi ta tehnologija lahko našla uporabo v medicini, proizvodnji in drugih področjih, kjer sta fleksibilnost in integracija z biološkimi sistemi bistvenega pomena.
Gledajoč v prihodnost, dr. Shin in njen tim predvidevajo, da bo naslednja generacija biohibridnih robotov ne le dosegla natančne gibe in prilagodljivost, ampak bo tudi presegla sedanje omejitve obsega in integracije, s čimer bo aktivno prispevala k blaginji ljudi.
