ابداع پوست انسانی خود ترمیم شونده و زنده برای ربات‌ها

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از پاپ سای، حتی پس از پیشرفت‌های قابل توجه در صنعت، ربات‌های انسان نما هنوز چهره جذابی ندارند و اگرچه پوست جدید مهندسی شده و آزمایشگاهی محققان ژاپنی ممکن است چندش آور بودن ظاهر یک ربات را کمتر نکند، اما ممکن است روزی به یک ابزار پزشکی مفید برای جراحی‌های زیبایی و سایر روش‌های پزشکی تبدیل شود.

مهندسان دانشگاه توکیو روشی را برای چسباندن پوست زیست مهندسی شده رشد یافته از سلول‌های انسانی بر روی هر شکلی از سطح ابداع کرده اند. در روش‌های موجود اغلب از نگهدارنده و قلاب‌های مینیاتوری برای اتصال بافت‌های مشابه به سطوح استفاده می‌شود که نه تنها کاربرد آنها را محدود می‌کند و به راحتی در معرض آسیب در حین حرکت قرار می‌گیرند.

در روش محققان ژاپنی برای انعطاف پذیری بافت، سوراخ‌های مینیاتوری V شکلی در پوست رشد یافته در آزمایشگاه، ایجاد و سپس از یک ژل کلاژن استفاده شده است. در حالی که ویسکوزیته ژل معمولا از نفوذ آن به این برش‌های کوچک جلوگیری می‌کند، مهندسان از پدیده‌ای موسوم به عمل آوری پلاسمایی مبتنی بر بخار آب استفاده کردند که معمولا در فرآیند‌های چسبندگی پلاستیک به کار می‌رود. این امر پوست را آبدوست‌تر می‌کند و به کلاژن اجازه می‌دهد تا در سوراخ‌ها نفوذ کرده و پوست را مانند رباط‌ها به سطح زیرین خود ببندد.

«شوجی تاکه ئوییچی» «Shoji Takeuichi» مجری این تحقیقات و استاد مکانیک - انفورماتیک، گفت: «با تقلید از ساختار‌های رباط پوست انسان و با استفاده از سوراخ‌های V شکل ایجاد شده در مواد جامد، راهی برای اتصال پوست به ساختار‌های پیچیده پیدا کردیم. انعطاف پذیری طبیعی پوست و روش چسبندگی قوی به این معنی است که پوست می‌تواند با اجزای مکانیکی ربات بدون پاره شدن یا کنده شدن حرکت کند.».

اما حتی با وجود بهتر شدن خاصیت چسبندگی، این درخشش لزج مانند، زیادی زشت و به طور بالقوه برای پوست مهندسی شده آزمایشگاهی فاجعه بار است.

تاکه ئوییچی افزود: «دستکاری بافت‌های بیولوژیکی نرم و مرطوب در طول فرآیند توسعه، بسیار سخت‌تر از آن چیزی است که افراد غیرمتخصص فکر می‌کنند. مثلا، اگر سترونی حفظ نشود، ورود باکتری‌ها می‌تواند موجب مرگ بافت شود. اما اکنون که این کار با موفقیت انجام می‌شود، پوست زنده می‌تواند طیف وسیعی از توانایی‌های جدید را برای ربات‌ها به ارمغان بیاورد.»

پژوهشگران برای نشان دادن این شیوه نوین، لایه‌های پوست زنده خود را به یک مدل صورت سه بعدی از یک انسان و همچنین به یک «صورت» دو بعدی کوچک با محرک‌های روباتیک متصل کردند. پوست نه تنها به طور موثری به ویژگی‌های گرد سر انسان چسبید، بلکه در برابر دستکاری با استفاده از محرک‌ها (صورت ساده و خندان) نیز مقاومت کرد.

تاکه ئوییچی گفت: «این پوست نرم تنها تا حدی توانسته ظاهر انسان را تکرار کند، اما این نکته اصلی طراحی تیم ما نیست. با تشبیه این روش به ایجاد «اندام روی تراشه»، می‌توان انتظار داشت در آینده «چهره روی تراشه» راه‌های جدیدی برای تحقیق در مورد پیری پوست، جراحی پلاستیک و ترمیمی و همچنین لوازم آرایشی ارائه دهد. در صورت جفت شدن با حسگر‌های تعبیه شده، نسل جدیدی از ربات‌ها می‌توانند آگاهی محیطی بهتری داشته باشند.»

وی و همکارانش قصد دارند توانایی ایجاد چین و چروک‌های سطحی و اپیدرم ضخیم‌تر را برای ایجاد نمونه‌ای شبیه به انسان اضافه کنند و معتقدند ایجاد پوست ضخیم‌تر و واقعی‌تر را می‌توان با ترکیب غدد عرق، غدد چربی، منافذ، عروق خونی، چربی و اعصاب به دست آورد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Cell Reports Physical Science منتشر شده است.