Метод, который получил название «штамповка», заключается в создании 3D-печатной основы — «штампа» с микроскопическими бороздками, каждая из которых может вместить одну мышечную клетку. Исследователи вдохновились принципом работы форм, которые позволяют придать определенную форму мягким десертам — желе или суфле. Далее этот штамп вдавливался в гидрогель — материал, имитирующий биологические ткани, обладающий высокой эластичностью и способный удерживать влагу. После этого бороздки основы вводились настоящие мышечные клетки, генетически модифицированные таким образом, чтобы реагировать на световые импульсы. Уже через сутки они вытягивались вдоль направляющих основы в волокна, а затем формировали полноценную мышцу, размером примерно с человеческую радужку.
Когда исследователи подвергли искусственную мышцу воздействию световых импульсов, она начала сокращаться в разных направлениях, точно так же, как это делает радужка глаза при изменении освещения. «Наш метод позволил создать “робота”, способного выполнять движения, которые ранее для подобных биомеханических систем были недоступны», — объяснила соавтор исследования Риту Раман.
Разработка американских специалистов существенно расширяет возможности мягких роботов, которых до сих пор могли приводить в движение лишь жесткие механические компоненты. При этом, в отличие от традиционных приводов, которые часто используются в подводных роботах, мягкие биологические системы способны работать более эффективно и естественно, а также являются биоразлагаемыми и экологически безопасными.
Кроме технологического прорыва, метод «штамповки» обладает еще одним преимуществом — он недорогой и доступный. Команда MIT использовала для создания штампов высокоточные 3D-принтеры, однако это не обязательно: точно такие же основы можно создавать и на обычных потребительских устройствах. Кстати, они многоразовые: после очистки каждую основу можно применять для выращивания новых искусственных мышц.
Теперь ученые собираются применить свой метод с другими типами клеток для моделирования более сложных мышц, способных выполнять широкий спектр задач. Это изобретение приближает науку к созданию мягких роботов нового поколения, которые смогут проникать в труднодоступные места, участвовать в поисково-спасательных операциях и даже находить утечки под водой. Разработку по праву можно назвать новым словом в робототехнике, которое позволяет сделать устройства более автономными, гибкими и функциональными.
Ранее ученые разработали биогибридную руку с человеческими мышцами.
