Élő emberi sejtekkel fedett robotarc: A jövő bőre
Kutatók a Tokiói Egyetemről, a Harvard Egyetemről, valamint a Nemzetközi Neurointelligencia Kutatóközpontból egy új technikát mutattak be, amely élő emberi sejtekből készült élethű robotbőrt hoz létre. Bizonyításképpen a csapat egy kis robotarcot tervezett, amely képes mosolyogni, és teljes egészében rózsaszín élő szövettel van borítva.
A kutatók megjegyzik, hogy az élő bőrszövet robotok borításaként való használatának előnyei vannak, hiszen elég rugalmas ahhoz, hogy érzelmeket közvetítsen, és potenciálisan képes önmagát megjavítani. „Ahogy a robotok szerepe folyamatosan fejlődik, a társadalmi robotok borítására használt anyagoknak élethű funkciókat kell mutatniuk, mint például az önjavítás,” írták a kutatók a tanulmányban.
Shoji Takeuchi, Michio Kawai, Minghao Nie és Haruka Oda által írt tanulmány, melynek címe „Perforáció-típusú horgonyok, amelyeket a bőrligamentum inspirált robotarcra élő bőrrel borítva”, júliusban jelenik meg a Cell Reports Physical Science folyóiratban. A tanulmányról a hét elején a New Scientist számolt be.
Új módszer a bőr rögzítésére
A tanulmány egy új módszert ír le, amely során a tenyésztett bőrt robotfelületekre rögzítik „perforáció-típusú horgonyok” segítségével, melyeket a természetes bőrligamentumok inspiráltak. Ezek az apró V-alakú üregek lehetővé teszik, hogy az élő szövet behatoljon és biztonságos kötést hozzon létre, utánozva, ahogy az emberi bőr rögzül az alatta lévő szövetekhez.
A kutatók egy tenyérméretű robotarcot terveztek, amely képes meggyőző mosolyt formálni. Az alaphoz csatlakoztatott aktuátorok lehetővé tették az arc mozgását, az élő bőr pedig rugalmasan követte a mozdulatokat. A csapat egy statikus, 3D-nyomtatott fejformát is bevont az elkészített bőrrel.
Valódi emberi bőrsejtek
De kinek a bőrét használták a kutatók? Mint kiderült, az élő emberi bőrsejtek könnyen beszerezhetők, és a sejtek számos névtelen emberi donorból származtak. A kutatók kereskedelmi forgalomban kapható emberi sejteket használtak, megvásárolva a PromoCell GmbH-tól az úgynevezett Normál Humán Dermális Fibroblasztokat (NHDF) és Normál Humán Epidermális Keratinocitákat (NHEK), amelyeket vagy fiatalkori fityma, vagy különböző felnőtt donorok bőrfelületeiről izoláltak.
A fibroblaszt egy speciális szerkezeti sejt, amely hozzájárul a kötőszövet kialakulásához. A keratinociták pedig „az epidermisz fő sejttípusát képviselik, amely a bőr rétegeinek legkülső rétege, és az ottani sejtek mintegy 90 százalékát teszik ki,” a PromoCell weboldala szerint.
Lehetséges alkalmazások
Bár etikai kérdések merülnek fel az élő emberi bőrsejtek használatával kapcsolatban, a kutatók kijelentik, hogy céljuk az ember-robot kommunikáció javítása és a szövetmérnökség előmozdítása. Remélik, hogy technikáik alkalmazást találnak nemcsak a robotikában, hanem a rekonstrukciós orvoslásban és a gyógyszerkísérletek terén is. Ahelyett, hogy valódi emberi tesztalanyokat használnának, a kísérletezők mesterséges bőrrétegeket növeszthetnének valódi sejtekből.
A papír megjegyzi: „Egy jelentős következő lépés ebben a kutatásban az, hogy ezt a modellt kihasználva mélyebben megértsük a ráncképződés mechanizmusait. Továbbá, ezen ismeretek alkalmazása a kifejezések újrateremtésére egy chipen alkalmazást találhat a kozmetikai iparban és az ortopéd sebészetben.”
Azonban a kutatók figyelmeztetnek, hogy jelentős akadályok állnak még fenn, mielőtt a technológia alkalmazható lenne teljes méretű humanoid robotoknál. Az elkészített bőr jelenleg nem rendelkezik érzékelési képességekkel és állandó tápanyag-ellátást igényel, ami korlátozza élettartamát a szabad levegőn. A kutatók remélik, hogy új mechanizmusokat integrálhatnak, amelyek segítenek a bőr hosszabb ideig életben tartásában.
Érdekes tény: Az AI-algoritmusok már képesek arra, hogy a bőrsejt növekedését optimalizálják, ami felgyorsítja az élő szövetek létrehozását laboratóriumi körülmények között.
Források: Cell Reports Physical Science, New Scientist, PromoCell GmbH
