Avtor: University of Illinois, M.Š.
Nova generacija bio robotov upogiba svoje mišice pod vplivom električnih impulzov, ki jih vanje pošiljajo od zunaj. Napoveduje razvoj naprav, ki bodo s pomočjo bioloških celic (in njihovega samoorganiziranja) zaznavale signale iz okolja in se odzivale nanje.
Temeljno načelo bio robotov so intergrirani celični sistemi z več funkcionalnostmi, pravijo raziskovalci oddelka za bioinženiring na Univerzi Illinois, vodilni pri razvoju bio robotov, manjših od enega centimetra.Slednji so izdelani iz prožnih hidrogelov (natisnjenih s 3D tiskalnikom) in živih celic.
Prve bio robote je poganjalo srce podgan
Raziskovalna skupina na Univerzi Illinois, ki jo vodi prof. dr. Abell Bliss, je pred nekaj leti razvila prvo generacijo bio robotov. Gibali so se sami, poganjale pa so jih srčne celice podgan. Njihova »slabost« je bila, da so se premikali samodejno, raziskovalci pa niso imeli nad tem nobenega nadzora.
»Ideja je bila razviti bio robote, ki bi se lahko vklopili ali izklopili in pospešili ali upočasnili gibanje na ukaz od zunaj.«
Pri zadnji generaciji bio robotov jim je to uspelo. Postavili so temelje za »stroje«, ki obetajo spremeniti svet, kot ga poznamo danes. »Aktiviranje sistemov s pomočjo celic je ključno za razvoj bioloških naprav. V inženiring poskušamo integrirati rešitve iz narave in če nam bo uspelo, bo to prineslo veliko novega,« je prepričan dr. Bliss.
Skeletne mišice usmerjajo z ukazi od zunaj
Najnovejšo generacijo bio robotov poganjajo skeletne mišice, ki jih aktivira električni impulz, kar raziskovalcem omogoča popoln nadzor in odpira nove možnosti razvoja, na primer prilagojene bio robote za opravljanje točno določenih nalog. »Skeletne celice so izjemno primerne, saj jih lahko usmerjamo z ukazi od zunaj,« je povedal Rashid Bashir, eden od raziskovalcev. »Na primer: uporabimo jih za bio robota, ki začne delovati, ko prejme določen signal ali zazna kemikalijo.«
»Oblika bio robotov posnema strukture iz narave.«
»Hrbtenica« bio robota je iz hidrogelov, ki so dovolj močni, da mu dajejo oporo, hkrati pa dovolj prožni, da se upogibajo kot sklepi. Skeletna mišica je nanjo pripeta na dva stebra, ki delujeta kot stopalo. Hitrost premikanja določajo frekvence električnih impulzov: višja frekvenca povzroči hitrejše krčenje mišice in s tem hitrejše premikanje.
»Gre za prvi korak pri razvoju bioloških naprav, ki jih je mogoče spodbuditi, usposobiti ali programirati za določeno delo. V prihodnosti bi lahko razvili cele generacije bioloških strojev, ki bi jih uporabljali marsikje. V medicini na primer kot pametne vsadke in/ali pri dostavi zdravil v celice,« je povedala Caroline Cvetkovic iz Univerze Illinois, članica raziskovalne ekipe.
Bio roboti in nevroni
Raziskovalci trenutno delajo v smeri pridobitve še večjega nadzora nad gibanjem bio robotov, predvsem preko vgradnje nevronov. Slednje bi omogočilo, da bi jih lahko poljubno usmerjali s pomočjo svetlobe in/ali kemičnih signalov (na primer specifičnih molekul).
Razvijajo tudi »hrbtenico«,ki bo omogočala gibanje v različnih smereh. “Ideja je, da bi razvili mini bio robote, ki bi bili s pomočjo specifičnih nevronov sposobni zaznati na primer s toskin v krvi in bi imeli celice, ki bi ga nevtralizirale,« je vizijo predstavila Caroline Cvetkovic.
»Bioplani plavajo kot spermiji: samodejno se poravnajo in ustvarijo val.«
Prve uspehe v tej smeri so že dosegli: razvili so generacijo bio robotov, ki so jih poimenovali »bioplani« in ki plavajo kot spermiji. Po obliki so podobni enoceličnim bitjem z dolgimi repi (flagelami). Raziskovalci jim najprej iz fleksibilnega polimera ustvarijo telo, potem pa na njem kultivirajo celice blizu stičišča glave in repa. Celice se samodejno poravnajo in ustvarijo val, ki se širi navzdol po repu in tako povzroči premikanje naprej. Samoorganizacija celic in njihova medsebojna komunikacija pri gradnji strukture, s katero premagajo oviro, je nekaj izjemnega, čeprav mehanizma, ki stoji za tem, še ne razumemo, pravijo raziskovalci, in priznavajo, da je zamisel, da bi s celičnimi strukturami delali naprej, vznemirljiva.
Bioinženiring nemogoče spreminja v mogoče in udejanja stvari, ki so se še pred nekaj leti zdele popolna znanstvena fantastika.
Sorodne vsebine:
Foto: University of Illinois
