Ученые Гарвардской медицинской школы работают над созданием нового поколения роботов, которые смогут двигаться и расти подобно человеческим существам. Вместо традиционных шестеренок и моторов исследователи предлагают использовать живую мышечную ткань. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Extreme Manufacturing.
Фото из открытых источников / Иллюстративное изображение
Проект возглавляет доктор Су Рион Шин, которая собрала команду инженеров и биологов для разработки гибридных машин, сочетающих синтетические структуры с биологическими компонентами. Этот подход называется биогибридной робототехникой, поскольку именно гибридные технологии изготовления играют ключевую роль в создании функциональных систем.
Для достижения своей цели ученые собираются использовать два типа мышц: скелетные мышцы, активируемые электрическим сигналом, и сердечные мышцы, способные самостоятельно поддерживать ритмичное сокращение. Оба вида имеют уникальные преимущества, однако требуют особых условий для поддержания жизнеспособности вне организма человека.
Для выращивания мышечной ткани используются передовые методы производства, включая трехмерную биопечать, электроформование, микрофлюидные системы и самоорганизацию клеток. Эти инструменты позволяют исследователям формировать точные конструкции, способствующие росту и согласованному движению клеток, превращая искусственно выращенную мышечную ткань в полноценные приводы.
Однако остается решить ряд проблем, препятствующих массовому производству таких устройств. Современные прототипы недостаточно сильны и устойчивы к внешним воздействиям реального мира. Для преодоления этих ограничений команда применяет три стратегии: многокомпонентную печать для повышения прочности конструкций, перфузивные каркасы для доставки питательных веществ клеткам и модульные решения, повышающие адаптивность роботов.
Несмотря на трудности, специалисты видят большие перспективы для внедрения биогибридных технологий в самые разные отрасли промышленности. По словам доктора Шин, следующее поколение био-гибридных роботов сможет обеспечить высокую точность движений, способность адаптации и интеграцию с организмом человека, обеспечивая качественно новый уровень взаимодействия техники и живых организмов.
