Úsvit kyborgů: Nová studie přišla na to, jak integrovat živé buňky a stroje

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Spojení živých bytostí a strojů přestává být tématem vědecké fikce a stává se pomalu realitou. Zatím posledním výzkumem, který učinil výrazný krok kupředu ve vzniku reálných kyborgů, představili výzkumníci Tokijské univerzity. Podařilo se jim propojit uměle vypěstované živé buňky se strojem tak, aby živé svalstvo posloužilo k rozpohybování celého robota. Prozatím princip funguje v případě malého hybridního prstu.

Ilustrační snímek

Ilustrační snímek,zdroj: ThinkStock

Japonský "biohybridně-robotický" prst využívá biologických svalů vypěstovaných na proužcích hydrogelu z typ kmenových buněk jménem myoblasty. Odebrané buňky původní pocházejí z krys. Vzniklá tkáň je následně začleněna v protijdoucích párech do nitra robotické končetiny. Pokud na ni vědci aplikují elektrické napětí, je tkáň schopna kontrakcí - čili stahování. Tak je pak v součtu schopná zvedat a pohybovat předměty.

Robot jako živý

Ani zdaleka nejde o první podobný typ tohoto výzkumu. Japonci však, zdá se, vyřešili dosavadní problém rychlé degradace vypěstované živé tkáně. Ty v minulých experimentech brzy odumíraly, což vidině zkřížení svalů a strojů příliš nenahrávalo. Ukázalo se přitom, že řešení může spočívat právě v konfiguraci svalů proti sobě. Díky němu dosáhli v Tokiu rekordní životnosti tkání - jednoho týdne.

"Jakmile jsme vypěstovali svaly, úspěšně jsme je použili jako antagonistické páry v robotovi, s jedním uzavírajícím a druhým se rozšiřujícím, stejně jako v živém těle," spoluautor studie Shoji Takeuchi. "Skutečnost, že proti sobě vyvíjeli protichůdné síly, zabránila jejich scvrkávání a atrofování, tedy oproti tomu, jak dopadly podobné pokusy v minulosti."

Není sval jako sval

Japonský výzkum integrace živých buněk a robotiky není jediným příkladem honby za podobným bionickým ideálem. Vynalézt optimální "umělý sval" se ostatně snaží řada jiných týmů - většina z nich při tom však raději sáhne po syntetickém analogu bez přítomnosti buněčného života.

V lednu tohoto roku tak například Coloradská universita představila flexibilní robotický aktuátor HASEL - ten kombinuje pružný polymer a elektrody, které jej dovedou na povel stahovat a roztahovat.

Děje se tak díky tomu, že se uvnitř polymeru nachází elektricky izolující tekutina, která se v reakci na elektřinu přesouvá jen do jedné části polymeru. Výsledkem je stejný hydraulický princip, který pohání i lidské končetiny - jen s jednou výjimkou. HASEL dovede uchopit a precizně pohnout až s dvousetnásobkem své vlastní hmotnosti (viz video níže).

Starší pokusy podobného rázu zvládly jít i o několikanásobek dál. HASEL však cílí na nízkou cenu produkce - jediná jednotka by tak měla stát jen 10 centů (cca dvě koruny). Roboti, kteří by techniky využívali, by podobných umělých svalů samozřejmě měli desítky nebo stovky. Jiné týmy v rámci stejného výzkumu pracují i na tom, jak techniku umělých svalů upravit na přání pomocí počítačového designu a 3D tisku.

Podobné syntetické svaly by tak rozhodně mohly v aplikované podobě jako součásti robotů dorazit dříve než japonští kyborgové. Japonský hybrid má však oproti plně syntetickým svalům přece jenom jednu výhodu navíc - ačkoliv jednou z možných aplikací, o které vědci uvažují, je i integrace pro praktickou robotiku, dalším uplatněním biohybridního robota je farmacie.

Podobně jako v případě "srdce na čipu" by biohybridní robotika mohla testovat léčiva jenom na kultivovaných buňkách. A to by mohlo vést k tomu, že vynález, který paradoxně připomíná to nejhorší ze sci-fi, mohl jednoho dne učinit testování léků na zvířatech minulostí.

Studie byla publikována v Science Robotics.

Tagy: robotika genetika věda a technika věda a poznání