Robotics
Τεχνητοί μύες: Η επανάσταση των μαλακών ρομπότ
Η καινοτομία του MIT ανοίγει το δρόμο για μαλακά, βιοϋβριδικά ρομπότ με τεχνητούς μυς που κινούνται σε πολλαπλές κατευθύνσεις.
Η έμπνευση από τη φύση
Η κίνηση του ανθρώπινου σώματος βασίζεται σε έναν περίπλοκο συντονισμό πολλών μυϊκών ινών, που συνεργάζονται για να δημιουργήσουν μια αρμονική κίνηση. Ενώ κάποιοι μύες ευθυγραμμίζονται σε μία κατεύθυνση, άλλοι σχηματίζουν περίτεχνα μοτίβα, επιτρέποντας στα μέλη του σώματος να κινούνται με πολλούς τρόπους. Αυτή η φυσική πολυπλοκότητα αποτέλεσε πηγή έμπνευσης για επιστήμονες και μηχανικούς που επιδιώκουν να δημιουργήσουν “βιοϋβριδικά” ρομπότ.
Η πρόκληση των τεχνητών μυών
Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές έχουν επικεντρωθεί στη χρήση τεχνητών μυϊκών ινών ως ενεργοποιητές για ρομπότ. Αυτά τα ρομπότ, που τροφοδοτούνται από μαλακούς, τεχνητά καλλιεργημένους μυς, θα μπορούσαν να κινούνται σε χώρους όπου οι παραδοσιακές μηχανές αδυνατούν. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, οι κατασκευασμένοι τεχνητοί μύες μπορούσαν να συσπώνται μόνο προς μία κατεύθυνση, περιορίζοντας την κινητικότητα των ρομπότ.
Η καινοτομία του MIT
Μια ομάδα μηχανικών στο MIT ανέπτυξε μια νέα μέθοδο καλλιέργειας τεχνητών μυϊκών ιστών που μπορούν να συσπώνται και να κινούνται σε πολλαπλές κατευθύνσεις. Ως επίδειξη, δημιούργησαν μια τεχνητή δομή που λειτουργεί όπως η ίριδα του ανθρώπινου ματιού, συσπώμενη τόσο ομόκεντρα όσο και ακτινικά. Αυτή η προσέγγιση επιτεύχθηκε μέσω μιας νέας μεθόδου “σφραγίσματος”, όπου χρησιμοποιούνται τρισδιάστατα εκτυπωμένες σφραγίδες με μικροσκοπικά αυλάκια.
Η διαδικασία της σφράγισης
Η ομάδα χρησιμοποίησε μια μικρή, φορητή σφραγίδα, τυπωμένη με μικροσκοπικά αυλάκια, το καθένα τόσο μικρό όσο ένα κύτταρο. Η σφραγίδα πιέστηκε σε ένα μαλακό υδρογέλη, δημιουργώντας αυλάκια που στη συνέχεια σπάρθηκαν με πραγματικά μυϊκά κύτταρα. Τα κύτταρα αναπτύχθηκαν κατά μήκος αυτών των αυλακιών, σχηματίζοντας ίνες που συσπώνται σε πολλαπλές κατευθύνσεις.
Η σημασία της καινοτομίας
Αυτή η τεχνική επιτρέπει την ανάπτυξη μυϊκών ιστών που μπορούν να παράγουν δύναμη σε περισσότερες από μία κατευθύνσεις, κάτι που μέχρι τώρα ήταν αδύνατο. Η σφραγίδα μπορεί να εκτυπωθεί με επιτραπέζιους τρισδιάστατους εκτυπωτές και να προσαρμοστεί με διαφορετικά μοτίβα μικροσκοπικών αυλακιών, επιτρέποντας την καλλιέργεια περίπλοκων μυϊκών μοτίβων και άλλων βιολογικών ιστών.
Εφαρμογές και μελλοντικές προοπτικές
Η ομάδα του MIT σχεδιάζει να εφαρμόσει αυτή τη μέθοδο και σε άλλους τύπους κυττάρων, εξερευνώντας διαφορετικές αρχιτεκτονικές μυών και τρόπους ενεργοποίησης τεχνητών μυών για χρήσιμη εργασία. Η χρήση μαλακών βιολογικών ρομπότ αντί για άκαμπτους ενεργοποιητές μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση και βιωσιμότητα, ιδιαίτερα σε εφαρμογές όπως τα υποβρύχια ρομπότ.
Η υποστήριξη της έρευνας
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από διάφορους οργανισμούς, όπως το Γραφείο Ναυτικών Ερευνών των ΗΠΑ, το Ερευνητικό Γραφείο του Στρατού των ΗΠΑ, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ.
