Японские ученые создали биогибридную руку, двигающуюся с помощью человеческих мышц

Исследователи из Токийского университета и Университета Васэда разработали биогибридную руку, способную двигать предметы и выполнять жест "ножницы". Для этого они использовали специально выращенные мышечные ткани, собранные в пучки, напоминающие роллы суши.

Ученые создали новую технологию – многократные мышечные тканевые актуаторы (MuMuTAs), что является значительным шагом к созданию больших биогибридных конечностей, рассказывает 24 Канал.

Хотя пока эти разработки ограничиваются лабораторными условиями, MuMuTAs могут стать основой для будущих биогибридных протезов, помочь в тестировании лекарств на мышечных тканях и расширить возможности биогибридной робототехники для имитации реальных форм жизни.

Нашим главным достижением стало создание MuMuTAs – тонких волокон мышечной ткани, выращенных в специальной среде и скрученных в пучки вроде суши-роллов. Это позволило нам преодолеть основную проблему – обеспечить достаточную силу сокращения для движения большой конструкции руки,
– объяснил профессор Токийского университета Шьоджи Такеучи.

Выращивание толстых мышечных тканей в лабораторных условиях является сложной задачей из-за риска некроза – гибели ткани из-за недостатка питательных веществ. Однако исследователи смогли решить эту проблему, используя несколько тонких мышечных волокон, которые работают вместе, обеспечивая необходимую силу.

Биогибридная рука имеет пластиковую основу, напечатанную на 3D-принтере, и сухожилия, созданные из человеческой мышечной ткани. К этому времени подобные биогибридные устройства были значительно меньше по размеру или могли выполнять только простые движения.

Однако эта разработка имеет длину 18 см и многосуставные пальцы, что позволяет ей делать жесты и взаимодействовать с предметами.

Движение пальцев обеспечивается электрическими импульсами, которые передаются через водонепроницаемые кабели. Для тестирования руки ученые запрограммировали ее выполнить жест "ножницы", сжимая мизинец, безымянный палец и большой палец.

Также биогибридная рука смогла удержать и переместить наконечник пипетки, что подтвердило ее способность к сложным манипуляциям.

Однако использование живой мышечной ткани имеет свои недостатки. Оказалось, что мышцы устают уже через 10 минут электростимуляции, однако восстанавливают свою функциональность после часа отдыха.

Сейчас рука работает только в жидкой среде, где мышечные сухожилия могут двигаться без трения. Но исследователи надеются, что со временем удастся создать полностью автономную модель. Также они планируют усовершенствовать систему управления пальцами, чтобы те могли быстрее возвращаться в исходное положение.

Одной из главных целей биогибридной робототехники является имитация биологических систем, а это требует масштабирования их размеров. Разработка MuMuTAs является важным шагом в этом направлении.