Ученые использовали человеческие клетки для создания самовосстанавливающейся живой кожи для роботов

Андроиды, которые наполовину люди, наполовину роботы, являются одним из основных продуктов научной фантастики. Но теперь они стали на шаг ближе к реальности после того, как исследователи создали живую кожу для роботов из человеческих клеток.

Сегодняшние роботы, даже если они имеют гуманоидную форму, как правило, имеют жесткие части и корпус из твердого пластика или металла. Хотя некоторые из них теперь имеют покрытие из силиконовой резины, которое имитирует внешний вид кожи, это все еще далеко не убедительно, и они часто больше похожи на анимированные манекены, чем на людей.

Это может показаться лишь косметической проблемой, но есть причины, по которым было бы полезно иметь роботов, более похожих на нас. Во-первых, это могло бы облегчить людям более естественное взаимодействие с роботами в ситуациях, когда важно установить какое-то взаимопонимание, например, в здравоохранении или обслуживании клиентов.

Человеческая кожа также является невероятно мощным органом — она полна сенсоров, гораздо более сложных, чем те, которые мы можем создать; он жесткий и водоотталкивающий; и он даже способен исцелять себя при повреждении. Предоставление роботам всех этих возможностей может значительно расширить репертуар задач, с которыми они могут нам помочь.

Вот почему японские исследователи решили посмотреть, смогут ли они использовать методы тканевой инженерии для создания покрытия для пальца робота из клеток кожи человека. Было обнаружено, что полученная «живая кожа» плотно прилегает к пальцу и удерживается на месте, когда суставы сгибаются, а также является водоотталкивающей и самовосстанавливающейся.

«Наше творение не только мягкое, как настоящая кожа, но и способно восстанавливаться, если оно каким-то образом порезано или повреждено», — заявил в своем заявлении руководитель исследования Сёдзи Такеучи из Токийского университета. «Поэтому мы предполагаем, что это может быть полезно в отраслях, где важны ремонтопригодность на месте, а также человеческие качества, такие как ловкость и легкое прикосновение».

Так называемые «эквиваленты кожи человека», созданные из человеческих клеток и структурных биоматериалов, таких как коллаген, годами использовались в исследованиях и для пересадки кожи. Но в основном они выращивались в двумерных листах, и заставить их создавать или соответствовать трехмерным структурам было сложно.

В недавней статье в Matter Такеучи и его коллеги описывают новый метод, в котором жесткий роботизированный палец погружается в коллагеновый гидрогель, содержащий дермальные фибробласты человека, основной тип клеток соединительной ткани кожи. Затем этому покрытию давали проявиться, в течение которого фибробласты распространялись по всему коллагену и вызывали усадку геля.

Это заставило покрытие плотно прилипнуть к пальцу робота, создав, по сути, грунтовочный слой, который исследователи могли затем засеять эпидермальными кератиноцитами, наиболее распространенным типом клеток в самом внешнем слое кожи человека, эпидермисе.

После того, как этому внешнему слою дали время для развития, исследователи провели серию экспериментов, чтобы проверить его характеристики. Они показали, что он достаточно эластичен, чтобы палец мог сгибаться, не разрываясь, и что он также обладает водоотталкивающими свойствами, как настоящая кожа. Они даже показали, что он может зажить сам, если на место раны наложить коллагеновый лист.

Однако живая кожа все еще далека от настоящей. Во-первых, у него нет кровоснабжения, а это значит, что исследователи должны постоянно доставлять свежие питательные вещества и удалять отходы. В нем также отсутствуют многие компоненты, которые делают человеческую кожу такой мощной, такие как потовые железы, волосяные фолликулы и широкий спектр датчиков, которые позволяют нам обнаруживать такие вещи, как давление и тепло.

Исследователи говорят, что это только отправная точка, и они планируют расширить функциональность и усовершенствовать свою живую кожу. Помимо того, что роботы больше походят на нас, исследователи считают, что их направление исследований может иметь значение для будущего передового производства. В настоящее время роботы борются с задачами, требующими высокой степени ловкости, но предоставление им более человекоподобных манипуляторов могло бы помочь автоматизировать некоторые из этих задач.

Вероятно, пройдет некоторое время, прежде чем исследователи смогут имитировать все возможности кожи, не говоря уже о том, чтобы создавать покрытия для всего тела из роботов. Но это исследование предполагает, что андроиды больше не могут быть такой фантастической идеей.