Японські вчені створили біогібридну руку, що рухається за допомогою людських м’язів

Дослідники з Токійського університету та Університету Васеда розробили біогібридну руку, здатну рухати предмети та виконувати жест "ножиці". Для цього вони використали спеціально вирощені м’язові тканини, зібрані у пучки, що нагадують роли суші.

Хоча поки що ці розробки обмежуються лабораторними умовами, MuMuTAs можуть стати основою для майбутніх біогібридних протезів, допомогти у тестуванні ліків на м’язових тканинах і розширити можливості біогібридної робототехніки для імітації реальних форм життя.

Нашим головним досягненням стало створення MuMuTAs – тонких волокон м’язової тканини, вирощених у спеціальному середовищі та скручених у пучки на кшталт суші-ролів. Це дозволило нам подолати основну проблему – забезпечити достатню силу скорочення для руху великої конструкції руки, – пояснив професор Токійського університету Шьоджі Такеучі.

Вирощування товстих м’язових тканин у лабораторних умовах є складним завданням через ризик некрозу – загибелі тканини через нестачу поживних речовин. Проте дослідники змогли вирішити цю проблему, використовуючи кілька тонких м’язових волокон, які працюють разом, забезпечуючи необхідну силу.

Біогібридна рука має пластикову основу, надруковану на 3D-принтері, та сухожилля, створені з людської м’язової тканини. До цього часу подібні біогібридні пристрої були значно меншими за розміром або могли виконувати лише прості рухи.

Однак ця розробка має довжину 18 см та багатосуглобові пальці, що дозволяє їй робити жести та взаємодіяти з предметами.

Рух пальців забезпечується електричними імпульсами, що передаються через водонепроникні кабелі. Для тестування руки вчені запрограмували її виконати жест «ножиці», стискаючи мізинець, безіменний палець і великий палець.

Також біогібридна рука змогла утримати та перемістити наконечник піпетки, що підтвердило її здатність до складних маніпуляцій.

Однак використання живої м’язової тканини має свої недоліки. Виявилося, що м’язи втомлюються вже через 10 хвилин електростимуляції, проте відновлюють свою функціональність після години відпочинку.

Наразі рука працює лише у рідкому середовищі, де м’язові сухожилля можуть рухатися без тертя. Але дослідники сподіваються, що з часом вдасться створити повністю автономну модель. Також вони планують удосконалити систему керування пальцями, щоб ті могли швидше повертатися у вихідне положення.

Однією з головних цілей біогібридної робототехніки є імітація біологічних систем, а це вимагає масштабування їхніх розмірів. Розробка MuMuTAs є важливим кроком у цьому напрямку.

За словами професора Такеучі, хоча біогібридна робототехніка перебуває на ранніх етапах розвитку, у майбутньому ця технологія може бути використана для створення передових протезів, досліджень функціонування м’язової тканини та тестування нових методів лікування м’язових захворювань.