Die Grenze zwischen Mensch und Maschine verschwimmt. Wissenschaftler der Tokyo University of Industrial Sciences entwickelten einen Biohybrid-Roboter - ein Roboter, der lebendes Gewebe enthält -, der mehr als eine Woche dauerte. Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlicht. Der erste Schritt bei der Erstellung eines Biohybridroboters ist die Erstellung eines Roboterskeletts. Wissenschaftler haben ihre eigene Version aus 3D-gedrucktem Harz erstellt. Dem Skelett wurden Gelenke und Anker hinzugefügt, an denen lebendes Gewebe befestigt werden konnte. Die Elektroden sollten lebende Muskeln stimulieren und sie zusammenziehen lassen.
Der nächste Schritt bestand darin, einen lebenden Muskel aufzubauen. Zu diesem Zweck nahm das Team Myoblasten, eine Art Stammzelle, die schließlich zu verschiedenen Arten von Muskelzellen reift. Diese Zellen wurden in Hydrogelplatten eingebaut. Die Wissenschaftler stanzten dann Löcher in die Platten, um sie an den Skelettankern zu befestigen, und fügten mehrere gestreifte Strukturen hinzu, um das Wachstum von Muskelfasern zwischen den Ankern zu stimulieren.
"Sobald wir die Muskeln aufgebaut hatten, verwendeten wir sie erfolgreich als antagonistische Paare in Robotern, von denen sich einer zusammenzog und der andere sich wie im Körper löste", sagte der Autor Shoji Takeuchi. "Die Tatsache, dass sie gegensätzliche Kräfte aufeinander ausübten, verhinderte, dass sie sich zusammenzogen und verschlechterten, wie in früheren Studien."
Die Signatur und einzige Bewegung des Roboters ist das Biegen der "Fingerspitze" auf und ab. Dies reicht aus, um den winzigen Ring anzuheben und auf den Stift zu setzen. Gemeinsam konnten die beiden Roboter einen kleinen quadratischen Würfel anheben.
Zugegebenermaßen scheint die Entwicklung eines „Biohybrid“-Fingers nicht der effizienteste Weg zu sein, um dies zu erreichen. Aber Roboter wie diese könnten in Zukunft anderen, praktischeren Anwendungen dienen, sagten die Forscher.
Zuerst könnten wir anspruchsvollere Roboter bauen und sie dann untersuchen, um neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie der menschliche Körper funktioniert und wie wir mit medizinischen Problemen umgehen können. „Wenn wir diese Muskeln in einem einzigen Gerät kombinieren können, können wir die komplexen Muskelinteraktionen nachbilden, die es den Armen, Händen und anderen Körperteilen ermöglichen, zu funktionieren“, sagt die Hauptautorin Yuya Morimoto.
Zweitens könnten wir diese Roboter in der Pharmaindustrie einsetzen. Wissenschaftler könnten Medikamente an ihnen testen oder andere Experimente mit den Muskeln von Biohybridrobotern durchführen, ohne auf Analoga im Tierreich zurückzugreifen. Tatsächlich handelt es sich um eine Art Organ-on-a-Chip-Technologie, die sich ebenfalls in der aktiven Entwicklung befindet.
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Während die Fähigkeiten eines Biohybridroboters jetzt begrenzt zu sein scheinen, liegt die Zukunft der Medizin möglicherweise in seinen (Biohybrid-) Händen.
Ilya Khel
