ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Nova generacija minijaturnih, bio robota traži svoje mjesto pod nebom

Znanstvenici sa sveučilišta u Illinoisu demonstrirali su jednu vrstu bio-robota (eng. bio-bots), minijaturnih robota koji se gibaju zahvaljujući električnim impulsima koji uzrokuju kontrakcije mišićnih stanica, od kojih su roboti izrađeni. Njihov rad objavljen je u elektroničkom izdanju časopisa Proceedings of the National Academy of Science

Ovi minijaturni roboti predstavljaju značajan korak naprijed u području bio-robotike, otvarajući time vrata velikom broju mogućih područja primjene. 

“Biološka aktivacija, koja se temelji na korištenju bioloških stanica, osnova je bilo kojeg biološkog uređaja kojeg možete izgraditi,” rekao je Rashid Bashir, voditelj projekta i voditelj bioinženjeringa pri sveučilištu Illinois. “Nastojimo integrirati principe inženjerstva i biologije na način koji će omogućiti razvoj i izradu bioloških uređaja i sustava za primjenu u medicini i očuvanju okoliša. Biologija je nevjerojatno moćna i mogla bi, ako shvatimo način na koji možemo iskoristiti njene dobre strane, donijeti mnogo velikih i korisnih promjena.” 

Skupina istraživača pod vodstvom profesora Bashira već ima iskustva u izradi minijaturnih bio-robota manjih od jednog centimetra, korištenjem 3D printera i živih stanica. Grupa je, naime, nedavno uspješno demonstrirala kretanje bio-robota izrađenog od srčanih mišićnih stanica miša. No, problem tog robota bile su neprestane kontrakcije mišićnog tkiva, koje su značajno otežale kontrolu kretnji tog robota, koji tako nije mogao biti isključen (i onda ponovno uključen) niti je mogao mijenjati brzinu kretanja. 

Kako bi riješili problem nekontroliranih kontrakcija tkiva, grupa se okrenula drugoj skupini mišića – poprečnoprugastim mišićima (vezani uz kosti). Ove mišiće moguće je kontrolirati električnim impulsima, što otvara mnoge nove mogućnosti pri izradi i korištenju ovih robota. 

“Poprečnoprugaste mišićne stanice su zanimljive jer možete kontrolirati brzinu njihove kontrakcije vanjskim signalom,” rekao je Bashir. “Recimo, ako želite izraditi uređaj koji će se uključiti kada detektira neki kemijski signal, ili dobije neku vanjsku pobudu, koristit ćete ove mišiće. Ono što mi želimo jest proširiti mogućnosti za one koji će se baviti izradom bio-robota.” 

Ideju za dizajn robota znanstvenici su pronašli u prirodi, točnije, u mišićno-koštanom sustavu živih bića. Da bi stvorili 'kostur' robota, znanstvenici su koristili 3D printani hidro gel, koji je dovoljno čvrst da čini strukturu, a opet dovoljno fleksibilan da omogući savijanje robota, potrebno za gibanje. Za povezivanje te strukture i mišićnog tkiva, korišten je materijal koji djeluje kao tetiva, a istovremeno predstavlja 'noge' bio-robota. Dovođenjem električnog impulsa različitih frekvencija, moguće je efikasno mijenjati brzinu robota, čime je riješen problem korištenja srčanog mišićnog tkiva. 

“Ovaj rad predstavlja važan prvi korak u razvoju i upravljanju bioloških uređaja koje je moguće stimulirati, trenirati i programirati da rade određene stvari. Uistinu je uzbudljivo pomisliti kako bi ovakav sustav mogao evoluirati u generaciju bioloških uređaja koji bi se mogli koristiti u dostavi lijekova, pametnih implantata, robota u operacijskim salama te mobilnim analizatorima okoliša, da navedemo samo neke od primjena,” rekla je Caroline Cvetkovic, studentica i istodobno jedan od istraživača na projektu. 

No, skupina koja stoji iza ovog projekta nema namjeru ovdje stati. Cilj je izraditi hidro gel koji omogućuje gibanje u različitim smjerovima, ovisno o dovedenom signalu. Da bi ovo bilo moguće, znanstvenici također imaju namjeru raditi na integriranju neurona u bio-robote, što bi omogućilo korištenje svjetlosnih ili kemijskih gradijenata za kretanje u različitim smjerovima.

“Ideja ovakvog unaprijednog inženjerstva, korištenjem staničnih struktura, je vrlo uzbudljiva,” rekao je Bashir te dodao “Naš cilj je učiniti ove uređaje autonomnim senzorima. Primjera radi, mi želimo da ovi uređaji budu u stanju prepoznati određenu kemikaliju, pomaknuti se prema njenom izvoru i neutralizirati je.” 

Izvor: NewsBureau

Podijeli.