Шагающий микробиоробот

Созданы миниатюрные биороботы, приводимые в движение
искусственными мышечными тканями

DailyTechInfo по материалам Science News: Muscle-powered bio-bots walk on command

Исследователи из университета Иллинойса продемонстрировали изготовленных ими миниатюрных шагающих биороботов, которые приводятся в движение искусственно выращенными мышечными тканями, управляемыми при помощи электрических импульсов. «Мы пытаемся объединить принципы робототехники с биотехнологиями» – рассказывает Рашид Башир (Rashid Bashir), ведущий исследователь, – «Такой симбиоз позволит нам проектировать и изготавливать биологические машины и системы, идеально подходящие для применения в медицине, в экологии и в других смежных областях».

Исследовательская группа Рашида Башира является одной из первых групп, которые начали заниматься проектированием и созданием биороботов, размеры которых не превышают одного сантиметра, а их корпус изготовлен из гидрогеля при помощи технологий трехмерной печати. Ранее эта же группа исследователей уже демонстрировала биороботов, способных к самостоятельному перемещению. Двигателем этих биороботов являлись клетки тканей сердечных мышц, которые при соблюдении определенных условий начинают сокращаться и расслабляться совершенно самостоятельно. Такая особенность клеток сердечных тканей лишает исследователей возможности управлять перемещениями биороботов, которые не могут быть остановлены или запущены, ускорены или замедлены.

Новые биороботы приводятся в движение клетками обычных мышечных тканей, которые управляются при помощи электрических импульсов, подаваемых от внешнего электронного устройства. Все это дает в руки исследователей достаточно мощные «рычаги» для регуляции поведения робота и позволяет настроить биороботов для выполнения задач определенного рода.

Конструкция биоробота вдохновлена строением комплекса мускул-сухожилие-кость. Основой биоробота является напечатанное на трехмерном принтере «тело» из гидрогеля, достаточно прочного материала, чтобы сформировать всю структуру, но достаточно гибкого для того, чтобы изгибаться как сустав. Биоробот имеет форму буквы «П», с двумя вертикальными «ногами», между которых протянут жгут из искусственно выращенных мышечных тканей.

Схематическое изображение биоробота

Скоростью передвижения робота можно управлять, изменяя частоту следования подаваемых импульсов электрического тока. Более высокая частота заставляет мускул сокращаться быстрее, что весьма наглядно демонстрируется на представленном ниже видеоролике.

Следующими шагами, которые собираются предпринять ученые, станут усилия по получению большего уровня контроля над движением биоробота. Они собираются внедрить в мускульные ткани сети нейронов, что позволит реализовать достаточно сложные алгоритмы управления движением и использовать иные методы управления, к примеру, при помощи света или специальных химических веществ. Благодаря использованию технологий трехмерной печати, исследователи планируют достаточно быстро разработать новую форму основы биоробота, который сможет одинаково хорошо перемещаться в любом направлении и даже выполнять некоторые примитивные действия.

Статья Cvetkovic et al. Three-dimensionally printed biological machines powered by skeletal muscle
опубликована в открытом доступе в электронной версии журнала PNAS – ВМ.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
04.07.2014