Снимка: Janet Sinn-Hanlon, Design Group@VetMed

Учени от университета в Илиноис са разработили ново поколение роботи, задвижвани от мускули (био-боти), които могат да ходят, стимулирани от електрически импулси. Тези роботи не само показват невероятното развитие в сферата на „меката“ биороботика, но и могат в крайна сметка да намерят употреба в редица полета.

Свързването на меката роботика с живи биологични компоненти като клетки и тъкани позволява изработката на машини, които могат да почувстват и да отговарят на редица контролирани стимулации от природно естество. Водачът на проучването Рашид Башир споменава: „Опитваме се да интегрираме тези принципи на инженерната наука с биологията по начин, който може да бъде използван за разработването на машини, които да намерят място в решаването на природни и медицински проблеми.“

За да изработи тези дълги един сантиметър роботи, които могат да се движат самостоятелно, екипът е комбинирал 3D принтирани компоненти с тъкани. Групата на Башир е демонстрирала това за първи път с биоробот, създаден с помощта на живи сърдечни клетки от плъхове. Когато клетките се свивали, роботът се движел по течна повърхност. За жалост, полезността на тези роботи е била ограничена, тъй като клетките се свивали постоянно и това не позволявало роботът да бъде изключен.

В процеса на търсене на по-добър начин за движение, учените се обърнали към обикновените скелетни мускули. Отново по думите на Башир: „Скелетните мускулни клетки са много интересни, защото можете да ги контролирате чрез външни сигнали. Примерно, можете да ги използвате при устройство, което искате да се включи само когато усети присъствието на определен химикал или когато получи даден сигнал.“

Учените започнали с разработката като използвали мускулно-скелетната система като груб чертеж. Първо използвали 3D принтиране, за да създадат здрав „гръбнак“ от хидрогел, и след това го свързали с изкуствено изработени мускули на бозайници. Използвайки електрическа стимулация след това, те имали възможността да направят така, че мускулите да се свиват, когато учените поискат. Чрез промяна на честотата на импулсите, те можели да променят скоростта на движение на робота.

Един от партньорите инженери в проучването, Каролин Цветкович казва: „Тази работа представлява първата и най-важна стъпка в изработката и контролирането на биологични машини, които могат да бъдат стимулирани, обучени и програмирани да работят. Чудесно звучи как тези системи могат да еволюират в поколение биологични роботи, които да помагат при предоставянето на лекарства на болни тела, извършването на операции, „умни импланти“, дори мобилни природни анализатори, както и много други.“

Следващата стъпка включва надграждането върху тази начална работа, за да се достигне по-добър контрол върху движението. Примерно, ако учените успеят да включат неврони в тези био-боти, то така ще могат да насочват машината чрез светлина или химикали. Според Башир крайната цел е да може тези машини да се ползват като автономни сензори. Той добавя: „Искаме да могат да улавят определени химикали и да се движат към тях, след което да изпускат агенти, които примерно да неутрализират токсина.“

Вижте едно видео с демонстрация от институцията: