Роботы будущего получат живые мышцы

Для того, чтобы разработка могла использоваться в робототехнике, учёные выбрали скелетную (поперечно-полосатую) мышечную ткань. Она сильнее тканей сердечной мышцы или гладкой мускулатуры и может управляться внешними импульсами.

Обычно в лабораториях импульсы от нервной ткани человека заменяют парой электродов, на которые подаётся напряжение, но для робототехники это не подходит. Поэтому разработчики решили использовать свет.

Для изменения клеток скелетной мускулатуры в культуре миобластов (клеток, из которых формируются мускульные волокна) были произведены генетические изменения, усиливающие выработку протеина, чувствительного к свету. После сращивания миобластов в длинные волокна их освещали 20-миллисекундными импульсами синего света. При этом оказалось, что импульсы не просто заставляют мышечные клетки сокращаться, но и делают это управляемо. Слабый импульс принуждает сокращаться только одно волокно, а сильный — все волокна сразу.

После опытов по управлению мышечной тканью исследовательская группа интегрировала волокна в гидрогель. В результате получилась искусственная мышечная ткань, управлявшаяся лазерными импульсами не хуже, чем отдельные волокна.

Кроме того, выяснилось, что чем чаще измерялось усилие искусственной мышцы, тем сильнее она становилась. Оперирование микромеханическим сенсором служило тренировкой, способствовавшей развитию волокон. В созданных гибких мышцах удалось добиться 120 степеней свободы при размерах менее 1 миллиметра, что стало рекордом для искусственных манипуляторов такого размера.

Разработчики уверены, что в будущем такие искусственные мышцы найдут применение в медицинских микророботах, способных путешествовать по кровеносным сосудам человека, передает MIT News со ссылкой на статью исследователей в журнале Lab on a Chip.