Tech / Nauka
Tomasz Wiśniewski
Redaktor technologiczny. Interesuje się sztuczną inteligencją, startupami i nowymi mediami, a także odkryciami naukowymi. Wielbiciel science fiction i gier planszowych.
Robot pływający w wodzie nie potrzebuje ciężkiego silnika ani rozbudowanych części mechanicznych. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology pokazali, że pojedyncza, precyzyjnie zaprojektowana warstwa żywych komórek mięśniowych wytwarza wystarczającą siłę, by popchnąć miniaturowe urządzenie do przodu.
Opisany w czasopiśmie „Advanced Functional Materials” robot ma elastyczny szkielet z żelu o długości i szerokości zbliżonej do listka gumy do żucia. Żel tworzy dwie płetwy, a każdą z nich pokrywa warstwa komórek mięśniowych znacznie cieńsza od ludzkiego włosa. Komórki zmodyfikowano genetycznie tak, aby kurczyły się pod wpływem światła.
Kierując światło na jedną z płetw, badacze wywołują skurcz mięśni, płetwa się zgina, a odepchnięta woda wprawia robota w ruch. Zmiana tego, która płetwa jest oświetlana i jak często, pozwala kontrolować prędkość oraz kierunek. Dzięki temu urządzenie skręca i zmienia tempo bez dodatkowych silników. W eksperymentach przepłynęło i skręciło w prostym podwodnym labiryncie.
Przy maksymalnej prędkości pokonywało około czterech długości własnego ciała na minutę. To znacznie mniej niż u pływaka olimpijskiego, który potrafi przebyć do 65 długości ciała na minutę, ale porównywalne z tempem spokojnie płynącego przez ocean rekina cow shark.
„Przemieszczanie się w wodzie wymaga dużo siły w porównaniu z powietrzem” – mówi Ritu Raman, profesor nadzwyczajna inżynierii mechanicznej w MIT. „Robot jest całkiem silny, jak na swoje rozmiary”.
To pierwsza demonstracja bardzo cienkiego, dwuwymiarowego robota, który przemieszcza się dzięki żywej tkance mięśniowej. Dotychczasowe roboty biohybrydowe opierają się na dużych, trójwymiarowych strukturach z hodowanego w laboratorium mięśnia szkieletowego, a ich wykonanie wymaga zwykle milionów komórek. Raman zwraca uwagę, że cieńsze konstrukcje mogą być tańsze w produkcji i poruszać się efektywniej.
„Obecnie roboty biohybrydowe, nasze i innych zespołów, powstają z masywnych, trójwymiarowych kawałków hodowanego mięśnia szkieletowego, które wymagają milionów komórek” – mówi badaczka. Jej zdaniem napędzane żywym mięśniem maszyny mogłyby kiedyś wykonywać delikatne zadania, na przykład badać środowiska zbyt kruche lub nieprzewidywalne dla konwencjonalnego sprzętu, ponieważ żywa tkanka jest miękka, reaguje na otoczenie i potrafi się regenerować. To właśnie te cechy dają jej przewagę nad twardym sprzętem.
W skład zespołu weszli pierwszy autor Maheera Bawa oraz Arielle Berman, Laura Schwendeman, Ferdows Afghah i Seanbiron Johnson. Praca nawiązuje do wcześniejszego osiągnięcia laboratorium Raman, które rok temu stworzyło dysk sztucznego mięśnia inspirowany ludzką tęczówką.