Robot Cildi İyileştiriyor – Sinirbilim Haberleri

Özet: Araştırmacılar, kendi kendini iyileştirme yeteneğine sahip, canlı deri dokusuyla kaplı, kontrol edilebilir bir robotik parmak geliştirdiler.

Kaynak: Tokyo Üniversitesi

Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacılar, canlı cilt dokusuyla kaplı kontrol edilebilir bir robotik parmak oluşturmak için robotik ve doku kültürü bilgisini bir araya getiriyor.

Robotik hane, ideal şekillendirme ve güç için canlı hücrelere ve üzerinde büyütülmüş destekleyici organik materyale sahipti. Cilt yumuşak olduğundan ve hatta kendi kendini iyileştirebildiğinden, yumuşak bir dokunuş ve aynı zamanda sağlamlık gerektiren uygulamalarda faydalı olabilir.

Ekip, gelecekteki yinelemelere başka tür hücreler eklemeyi amaçlıyor ve cihazlara bizim yaptığımız gibi algılama yeteneği kazandırıyor.

Profesör Shoji Takeuchi, robotik ve biyomühendisliğin kesiştiği biyohibrit robotlar alanında bir öncüdür. Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacılarla birlikte yapay kaslar, sentetik koku reseptörleri, laboratuarda yetiştirilen et ve daha fazlasını araştırıyor. En son eseri, derin yaralar ve yanıklar gibi cilt hasarları üzerine tıbbi araştırmalara hem ilham veriyor hem de yardımcı olmayı hedefliyor ve aynı zamanda üretimin ilerlemesine yardımcı oluyor.

Takeuchi, “Tıpkı bizimki gibi eklemlenen ve kendini iyileştirebilen bir tür yapay deriyle kaplı, çalışan bir robotik parmak yarattık” dedi.

“Bizim cilt modelimiz, parmağın kendisinde yerinde büyütülen karmaşık üç boyutlu bir matristir. Ayrı olarak büyütülmez, daha sonra boyuta kesilir ve cihaza yapıştırılır; bizim yöntemimiz daha eksiksiz bir kaplama sağlar ve daha güçlü bir şekilde sabitlenir.”

Üç boyutlu deri modelleri bir süredir kozmetik ve ilaç araştırmaları ve testleri için kullanılıyor, ancak bu tür malzemeler çalışan bir robotta ilk kez kullanılıyor. Bu durumda, sentetik cilt, içinde fibroblastlar ve keratinositler olarak adlandırılan birkaç tür canlı cilt hücresinin büyüdüğü, hidrojel olarak bilinen hafif bir kolajen matrisinden yapılır.

Deri, doğrudan bu araştırmanın en zorlu yönlerinden biri olduğu kanıtlanan ve kolajen matrisini onlara sabitleyebilen özel olarak tasarlanmış yapılar gerektiren robotik bileşen üzerinde büyütüldü, ancak yukarıda belirtilen faydalar için buna değdi.

“Yaratılışımız sadece gerçek deri gibi yumuşak değil, bir şekilde kesildiğinde veya hasar gördüğünde kendini onarabilir. Bu nedenle, maharet ve hafif bir dokunuş gibi insani nitelikler kadar yerinde tamir edilebilirliğin de önemli olduğu endüstrilerde faydalı olabileceğini düşünüyoruz” dedi Takeuchi.

“Gelecekte duyu hücreleri, kıl kökleri ve ter bezleri gibi deride bulunan bazı organları çoğaltarak daha gelişmiş versiyonlar geliştireceğiz. Ayrıca daha büyük yapıları kaplamaya çalışmak istiyoruz.”

Bu araştırmanın ana uzun vadeli amacı, ileri imalat endüstrilerinde yeni olanaklar yaratmaktır. İnsan benzeri manipülatörlere sahip olmak, şu anda yalnızca yüksek vasıflı profesyoneller tarafından başarılabilen şeylerin otomasyonuna izin verebilir.

Kozmetik, ilaç ve rejeneratif tıp gibi diğer alanlar da fayda sağlayabilir. Bu, potansiyel olarak bu alanlarda araştırma maliyetini, süresini ve karmaşıklığını azaltabilir ve hatta hayvanlar üzerinde test yapma ihtiyacını azaltabilir.

Finansman: JSPS Hibeler-in-Aid for Scientific (KAKENHI), Hibe Numaraları 16H06329, 21H00321, 21H05013 ve 19H04508. Erken Kariyer Bilim Adamları için JSPS Yardım Hibesi (KAKENHI), Hibe Numarası 19K15415.

Bu robotik araştırma haberleri hakkında

Soyut

Bir robot üzerinde yaşayan cilt

Öne Çıkanlar

• Dış görünüm eşdeğeri ile 3B nesnelerin kesintisiz kapsamını oluşturma yöntemi
• Canlı deri eşdeğeri ile kaplı üç eklemli robotik parmak
• Dermis eşdeğeri ile kaplı robotik bir parmağın yara onarımı

İlerleme ve potansiyel

İnsansı robotların kaplama malzemeleri, insan görünüşünü ve işlevini daha iyi taklit etmek için sert ve ağır malzemelerden yumuşak ve uyumlu malzemelere dönüşümlerden geçmiştir.

Burada, doku mühendisliği yapılmış deri ile kaplanmış robotlar üretmek için bir biyohibrit yaklaşımı rapor ediyoruz.

Cilt kaplaması sadece insan benzeri bir görünüm sağlamakla kalmaz, aynı zamanda kendi kendini iyileştirme fonksiyonlarını da sağlar. Robotik parmağı çevreleyen tek bir deri dokusu parçasını kültürleyerek üç eklemli bir robotik parmağın kusursuz kapsama alanını gösteriyoruz.

Ayrıca, aşılanmış hidrojeller kullanılarak derinden yanmış derinin tıbbi tedavisinden esinlenerek, bir kolajen tabakası ile aşılanmış yaralı dokuyu kültürleyerek robotik bir parmağı kaplayan bir dermis eşdeğerinin yara onarımını gösteriyoruz.

Birlikte ele alındığında, bu bulgular geleneksel robotikten hem canlı materyallerin hem de yapay materyallerin avantajlarından yararlanan yeni biyohibrit robotik şemasına bir paradigma kayması potansiyelini göstermektedir.

Özet

İnsansılar, insan formları veya özellikleri ile yaratılmış robotlardır; bu robotlar ayrıca insanlarla sorunsuz bir şekilde etkileşime girme potansiyeline sahiptir. İnsansılar, insanların görünüşlerini ve işlevlerini (örneğin, kendi kendini iyileştirme) kopyalayarak, daha uyumlu ve doğal insan-robot etkileşimleri kurma potansiyeline sahiptir.

Burada, robotlar için insan benzeri ve kendi kendini iyileştiren bir kaplama malzemesi olarak hücreler ve hücre dışı matristen oluşan canlı bir cilt modeli olan cilt eşdeğerinin kullanılmasını öneriyoruz.

Deri eşdeğeri ile üç boyutlu nesneleri kaplamak için bir yöntem geliştirerek, deri eşdeğeri ile kaplanmış üç eklemli robotik bir parmak ürettik.

Ayrıca, aşılı hidrojeller kullanılarak derinden yanmış derinin tıbbi tedavisinden esinlenerek, bir kolajen tabakası ile aşılanmış yaralı dokuyu kültürleyerek robotik bir parmağı kaplayan bir dermis eşdeğerinin yara onarımını gösterdik.

Yukarıdaki sonuçlarla, bu araştırma, robotlar için insan benzeri ve kendi kendini iyileştiren kaplama malzemesi olarak cilt eşdeğeri kullanma potansiyelini göstermektedir.