Японцы создали самую большую в мире «биогибридную» роботизированную руку

Самую большую в истории «биогибридную» руку, включающую части, изготовленные из культивированной человеческой ткани, разработала группа исследователей из Токийского университета и университета Васэда, сообщает 13 февраля англоязычная японская газета The Japan Times.

Под руководством Синтжу Рена и Сёдзи Такеути из Высшей школы информационных наук и технологий Токийского университета, а также Юи Моримото, доцента факультета естественных наук и техники Университета Васэда, команда спроектировала многосуставную роботизированную руку, приводимую в движение живой мышечной тканью. Длина руки составляет 18 сантиметров, размер ладони — 6 сантиметров (примерно столько же, сколько у новорожденного) и пять пальцев, способных совершать независимые движения.

Результаты работы группы были опубликованы в интернет-издании Science Robotics.

Ключевое новшество заключается в недавно разработанном командой многофункциональном приводе мышечной ткани — высокопроизводительной мышечной структуре, созданной путем объединения чрезвычайно тонких нитей культивированной человеческой ткани в форму «суши-ролла», которая действует, как одна большая мышца.

Такая конструкция обеспечивает получение каждой пряди мышц достаточного количества питательных веществ, предотвращая некроз и поддерживая выравнивание мышечных волокон. Эти проблемы были препятствием для увеличения толщины обычных биогибридных активаторов, которые обычно были ограничены размером около 1 сантиметра и могли активировать только один сустав. Новая конструкция позволяет достичь более длинных расстояний сокращения и более высокой силы и скорости сокращения.

В проекте скелетный каркас и искусственные мышцы работают, будучи погруженными в культуральный раствор внутри резервуара. При стимуляции электричеством мышцы сокращаются, натягивая тонкие провода, которые сгибают пальцы. Система имитирует усталость человеческих мышц: примерно через 10 минут движения мышцы ослабевают, но восстанавливаются через час, поглощая сахар из раствора.

Интегрировав привод с роботизированной скелетной структурой, исследователи продемонстрировали сложные движения пальцев, включая способность воспроизводить жесты и точно манипулировать небольшими предметами, такими как наконечники пипеток. Хотя рука пока не может хватать или удерживать более тяжелые предметы, прорыв предлагает потенциальные приложения за пределами робототехники, включая протезы конечностей с мышечным приводом и модели для тестирования лекарств.

«Основной целью биогибридной робототехники является имитация биологических систем… Наша разработка (актуатора) является важной вехой на пути к достижению этой цели», — сказал Такеути.

«Область биогибридной робототехники все еще находится в зачаточном состоянии, и предстоит преодолеть множество фундаментальных проблем. После того, как эти основные препятствия будут преодолены, эта технология может быть использована в передовом протезировании, а также может служить инструментом для понимания того, как мышечные ткани функционируют в биологических системах для тестирования хирургических процедур или лекарств, нацеленных на мышечные ткани». — добавил он.