طور العلماء الجلد "الحي" للروبوتات

طور العلماء الجلد "الحي" للروبوتات

إصبع آلي مغطى بالجلد الحي ، في وسط زراعة مليء بالمغذيات.

من Talos ، الإنسان الآلي العملاق البرونزي الذي كان يحرس الأميرة أوروبا في الأساطير اليونانية القديمة ، إلى Cylons and Terminators ، فإن فكرة البشر الاصطناعيين قد فتنتنا وزحفتنا لقرون. 

الآن ، نحن أقرب من أي وقت مضى لجعل الروبوت يبدو بشكل ملحوظ مثل الإنسان ، مع تطور جلد الروبوت الحي. هذه المادة ذات المظهر الرديء هي طارد للماء ، وتضميد الجراح الذاتي ، ولها ملمس مثل بشرتنا.

لأنها في الواقع مصنوعة من خلايا الجلد البشري.

قال شوجي تاكيوتشي ، مهندس الأنسجة بجامعة طوكيو : "أعتقد أن الجلد الحي هو الحل النهائي لمنح الروبوتات مظهر ولمسة الكائنات الحية لأنها بالضبط نفس المادة التي تغطي أجسام الحيوانات" .

نجح الباحثون في طلاء إصبع آلي يعمل بثلاثة مفاصل بنموذج أولي من هذا الجلد المزروع في المختبر.

يقول تاكيوتشي : "يبدو الإصبع" متعرقًا "قليلاً من الوسط المستنبت مباشرةً" . "نظرًا لأن الإصبع يتم تشغيله بواسطة محرك كهربائي ، فمن المثير للاهتمام أيضًا سماع أصوات نقر المحرك في انسجام مع إصبع يشبه الإصبع الحقيقي."

أثبتت المحاولات السابقة لتطعيم الجلد على الأسطح الروبوتية أنها صعبة ، لذلك اتخذ مهندس الأنسجة بجامعة طوكيو ميتشيو كاواي وزملاؤه أسلوبًا يسمح للجلد بتشكيل نفسه على الجهاز.

يوضح كاواي وفريقه في ورقتهم : "من الصعب قطع أو لصق أو خياطة نقاط النهاية المكافئة للجلد دون الإضرار بالأنسجة الرخوة والضعيفة" .

بدلاً من ذلك ، قاموا بغمس البنية الروبوتية في محلول من الكولاجين والأرومة الليفية الجلدية  - الخلايا التي تنتج البروتينات التي تشكل المصفوفة الهيكلية للجلد. هذه هي الأجزاء الرئيسية من النسيج الضام للجلد. 

ثم قاموا بتغطية هذه الطبقة الأولية بخلايا البشرة (الخلايا الكيراتينية ) ، وهي المكون الرئيسي لطبقة الجلد الخارجية. بدون هذه الطبقة الإضافية ، ستفتقر المادة إلى مقاومة الماء من نفس النوع الذي تمتلكه الحيوانات.

في الصورة أدناه ، تلتصق حبة البوليسترين المشحونة إلكتروستاتيكيًا بالإصبع بدون بشرة ، مما يجعل من الصعب على الإصبع التعامل معها.

في حين أن المادة اللزجة يمكنها التعامل مع التمدد والتقلص المتكرر لحركات الإصبع الآلي ، إلا أنها لا تزال أضعف بكثير من جلد الإنسان. يقترح الفريق أن زيادة تركيز الكولاجين في المحلول الأولي وكذلك زيادة نضوج الخلايا قد يحسن ذلك.

ومن اللافت للنظر أنه يمكن أيضًا شفاء الجلد الاصطناعي بضمادة من الكولاجين ، والتي تأخذها الخلايا الحية وتدمجها في نظامها للمساعدة في سد الضرر.

في حين أن النتائج مذهلة للغاية ، إلا أن الأنسجة المزروعة في المختبر لا تزال محدودة للغاية. لا يمكن أن تدوم طويلاً خارج محلولها الغذائي - تمامًا مثل بشرتنا ، فهي تتطلب إمدادًا ثابتًا من الماء لتجنب الجفاف ، لكن طبقات الجلد الاصطناعية تفتقر إلى المكونات المعقدة لأنظمة الدورة الدموية والغدد العرقية لتوفير مثل هذا الترطيب.

كتب كاواي وزملاؤه: "بناء قنوات التروية داخل الأدمة وتحتها ، بما يعادل محاكاة الأوعية الدموية لتزويد الماء ، بالإضافة إلى دمج الغدد المتعرقة في الجلد المكافئ ، هي اتجاهات مهمة للبحث في المستقبل" .

يقترحون أيضًا إضافة "أعصاب" وأجهزة استشعار بحيث يمكن أن تكون البشرة المصنّعة في المختبر متعددة المواهب مثلنا تمامًا - تعمل كحماية وعضو حسي.

يقول تاكيوتشي : "لقد فوجئنا بمدى توافق أنسجة الجلد مع سطح الروبوت" . "لكن هذا العمل هو مجرد خطوة أولى نحو إنشاء روبوتات مغطاة بجلد حي."

يأمل الباحثون أن يساعدنا جعل الروبوتات تبدو أكثر إنسانية في الارتباط بها وإعجابنا بها أكثر ، حتى يتمكنوا من التواصل معنا بشكل أفضل ، والعمل في الصناعات الطبية والرعاية والخدمات. (هذا ، بالطبع ، إذا تمكنا من تطوير أشباه بشرية اصطناعية خارج الوادي الخارق ).

وخلص الباحثون إلى أن "هذه النتائج تظهر إمكانية تحول نموذجي من الروبوتات التقليدية إلى المخطط الجديد للروبوتات الهجين الحيوي الذي يستفيد من مزايا كل من المواد الحية والمواد الاصطناعية".