A mão bio-híbrida usa rolos de sushi de músculo humano cultivado em laboratório para mover objetos

Uma mão bio -híbrida que pode mover objetos e fazer um gesto de tesoura foi construída por uma equipe da Universidade da Universidade de Tóquio e da Waseda, no Japão. Os pesquisadores usaram seqüências finas de tecido muscular cultivado em laboratório, empacotado em rolos semelhantes a sushi, para dar força suficiente aos dedos para contrair.

Esses múltiplos atuadores de tecidos musculares (Mumutas), criados pelos pesquisadores, são um grande desenvolvimento para a construção de membros maiores de bio -híbrido. Embora atualmente limitados ao ambiente de laboratório, os Mumutas têm o potencial de promover futuras próteses bio-híbridas, ajudar os testes de drogas no tecido muscular e ampliar o potencial da robótica bio-híbrida para imitar as formas da vida real.

“Rock, Paper, Scissors” é um jogo clássico do pátio escolar ou uma maneira rápida de tomar decisões para os indecisos. Mas escolha papel e você perderá para esta mão do robô, que dominou a arte do gesto de tesoura. E embora possa parecer um movimento simples, no reino de bio -híbridos e membros protéticos, este é um salto em direção a novos níveis de realismo e usabilidade.

A mão é feita de uma base plástica impressa em 3D, com tendões de tecido muscular humano que movem os dedos. Até agora, os dispositivos bio-híbridos costumavam ter uma escala muito menor (com cerca de 1 centímetros de comprimento) ou limitados a movimentos mais simples ou de junta única. Por outro lado, a mão bio -híbrida tem 18 cm de comprimento e possui dedos múltiplos, que podem ser movidos individualmente para fazer gestos ou em combinação para manipular objetos.

“Nossa principal conquista foi desenvolver os Mumutas. Estes são fios finos de tecido muscular cultivados em um meio de cultura e depois enrolados em um pacote como um rolo de sushi para fazer de cada tendão”, explicou o professor Shoji Takeuchi da Universidade de Tóquio.

“A criação dos Mumutas nos permitiu superar nosso maior desafio, que era garantir força contrátil e comprimento suficientes nos músculos para conduzir a grande estrutura da mão”.

O tecido muscular espesso necessário para mover membros maiores é difícil de cultivar no laboratório, pois sofre de necrose. É quando os nutrientes insuficientes atingem o centro do músculo, resultando em perda de tecido. No entanto, usando vários tecidos musculares finos reunidos para atuar como um músculo maior, a equipe conseguiu criar tendões com força suficiente.

Os Mumutas são estimulados usando correntes elétricas, entregues através de cabos à prova d’água.

Para testar as habilidades da mão, a equipe manipulou os dedos para formar um gesto de tesoura contratando o dedo mindinho, o dedo anelar e o polegar. Eles também usaram os dedos para agarrar e mover a ponta de uma pipeta. Isso demonstrou a capacidade da mão de imitar uma série de ações, pois os dedos multi -junto podem ser flexionados separadamente ou ao mesmo tempo, um feito impressionante.

O uso de tecido muscular real, no entanto, vem com algumas desvantagens, como qualquer pessoa que tenha participado da academia possa conhecer.

“Embora não seja totalmente surpreendente, foi interessante que a força contrátil dos tecidos tenha diminuído e mostrasse sinais de fadiga após 10 minutos de estimulação elétrica, mas recuperados dentro de apenas uma hora de descanso. Observando essa resposta de recuperação, semelhante à dos tecidos vivos , em tecidos musculares projetados, foi um resultado notável e fascinante “, disse Takeuchi.

Atualmente, a mão deve ser suspensa em líquido para que as “âncoras”, ou amarras, que conectem os músculos à mão podem flutuar sem atrito, permitindo que os dedos se movam sem problemas. No entanto, a equipe acredita que, com maior desenvolvimento, será possível construir uma mão livre.

Outro desafio adicional com o design atual é que os dedos não podem ser intencionalmente devolvidos à sua posição inicial reta, mas o fazem flutuando no lugar. Adicionar um material elástico para encaixá -los de volta à posição, ou mais mumutas na parte de trás dos dedos que se contraem na direção oposta, permitiria mais controle sobre o movimento dos dedos.

“Um dos principais objetivos da robótica bio -híbrida é imitar sistemas biológicos, o que exige escalar seu tamanho. Nosso desenvolvimento dos Mumutas é um marco importante para conseguir isso”, disse Takeuchi.

“O campo da robótica bio -híbrida ainda está em sua infância, com muitos desafios fundamentais a serem superados. Depois que esses obstáculos básicos são abordados, essa tecnologia pode ser usada em próteses avançadas e também pode servir como uma ferramenta para entender como os tecidos musculares funcionam em biológico sistemas, para testar procedimentos cirúrgicos ou medicamentos direcionados aos tecidos musculares “.