211service.com
Robot rokker lavet med rottehjerte, alger og plastfinner
Forskere har bygget en robotrokke lavet af hjertemuskelceller fra en rotte, et skelet af guld, plastfinner og lysaktiverede algeproteiner - for hvorfor ikke?
Sung-Jin Park ledede projektet, som er beskrevet i dag i tidsskriftet Videnskab . Han siger, at de små, 16 millimeter lange robotter tager omkring en uge at lave, mest på grund af den tid, det tager at dyrke hjertemuskelcellerne i rokken. Park er videnskabsmand i Kevin Kit Parkers laboratorium på Harvard University, som for fire år siden lavede en biohybrid vandmandsrobot . Vandmændene var umulige at kontrollere, siger Park, en udfordring, han overvandt med den forholdsvis adrætte pilrokke.
Robotrokken drives fremad, når den stimuleres med udbrud af LED-lys.
Sung-Jin Park og kolleger modellerede deres biohybride robot efter den bølgende bevægelse af den lille skøjte, der ses her.
Stråler er en ideel plan for den næste generation af autonome undervandsfartøjer, siger Keith Moored, en mekanisk ingeniør fra Lehigh University i Bethlehem, Pennsylvania. Manta-rokker er meget effektive svømmere, siger Moored, og modellering af deres undervandsglidning kunne give et lovende middel til at spare energi. Parks robot er baseret på en anden stråleart, men de samme principper gælder.
Robotrokkerne er lavet i fire lag på en titanium form. Et elastisk polymerlag er laserskåret i rokkens form efterfulgt af et tyndt guldskelet. Dette er dækket med et andet strækbart lag, før hjertemuskelcellerne udsås.
Når hjertemuskelcellerne aktiveres, spredes signalet om at trække sig sammen ned ad cellerne i en linje. Park justerede cellerne, han fik fra et rottehjerte, i et serpentin-zig-zag-mønster langs rokkens finner. Dette gør det muligt for finnerne at bevæge sig i bølgelignende bølger, efterhånden som sammentrækningen spredes fra for til bag.
Selvfølgelig er robotrokken ikke en perfekt replika af den virkelige vare. Robottens muskler kan kun trække sig sammen nedad. Faktiske rokker har et andet muskellag til store opadgående slag, mens robotten bruger guldskelettets elastiske energi til at flytte finnerne tilbage på plads. Det er grunden til, at vi mener, at der er et ydelsesgab, og at tilføje et andet lag kan lukke det hul, siger Park.
Musklerne styres via lys gennem en teknik kendt som optogenetik. Her indsættes genet for et protein afledt af alger i muskelcellerne. Blåt lys får dette protein til at aktivere muskelvævet.
Denne slags biobot er blevet lavet før, men Parks pilrokke viser større manøvredygtighed. Park guidede robotten med LED-lys gennem en simpel forhindringsbane, hvilket viste, at rokken udkonkurrerer andre biohybride robotter i hastighed, distance og holdbarhed. Alligevel er rokkerne ikke ligefrem olympiske svømmere, de rejser kun 1,5 millimeter i sekundet i en 250 millimeter forhindringsbane.
Med hensyn til hvorfor nogen vil have en lille robotrokke, siger Park, at han simpelthen er interesseret i den biologiske model, at lave disse kredsløb og designe en signalvej. Udvikling af modeller for, hvordan konstrueret hjertevæv trækker sig sammen, kan også hjælpe med at udvikle fremtidige kunstige organer.
Moored siger, at brug af rigtige biologiske muskler kan føre til en usædvanlig stille støjsignatur sammenlignet med andre teknologier. Dette er vigtigt for en række applikationer fra at producere snigende rekognosceringskøretøjer til at udvikle enheder, der ikke-invasivt kan spore arter og observere deres adfærd, siger han.