Робот, тънък като лист, плува с помощта на живи мускулни клетки

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Инженери от Масачузетския технологичен институт създадоха тънък плуващ робот, задвижван не от електромотор, а от един слой живи мускулни клетки. Устройството е приблизително с дължината и ширината на дъвка лентичка, а тялото му представлява мек гелен филм с две подобни на перки половини. Когато учените осветят едната страна, клетките върху нея се свиват и перката започва да загребва вода.

Разработката е описана в Advanced Functional Materials. Тя принадлежи към областта на биохибридната роботика — системи, които съчетават изкуствена конструкция с живи клетки. Предимството на мускулната тъкан е, че е мека, отговаря на стимули и потенциално може да се възстановява. Голямото предизвикателство е да се превърнат микроскопичните клетъчни съкращения в достатъчно силно и контролируемо движение.

Досегашните биохибридни роботи често използват обемни триизмерни парчета лабораторно отгледан мускул и милиони клетки. Екипът на Риту Раман търси по-икономична архитектура: само един много тънък слой клетки върху плоска опора. Този подход изисква по-малко биологичен материал и може да намали енергията, нужна за движението, но поставя важен конструктивен въпрос — как опората да е достатъчно здрава, без да стане твърде тежка за клетките.

Изследователите настройват три свойства на геления „скелет“: химичния му състав, твърдостта и формата на микроскопичните каналчета по повърхността. Каналчетата насочват клетките, докато те растат. Когато клетките са добре подредени, те се сливат в по-силни влакна и се съкращават координирано.

Експериментите показват, че каналчета с по-квадратно сечение подреждат клетките по-добре от извити вдлъбнатини. Вместо много мек фибринов гел екипът използва GelMA — желатин метакрилат, разпространен материал в тъканното инженерство. По-твърдите варианти на GelMA поддържат по-добро подреждане и по-голяма сила. Филм с дебелина около половин милиметър се оказва добър компромис: достатъчно устойчив е, но остава лек и се огъва при съкращаването на клетките.

Мускулните клетки са генетично модифицирани да реагират на светлина. Това се нарича оптогенетичен контрол: светлинният сигнал действа като команда за съкращаване. Двете перки могат да бъдат управлявани отделно. Осветяването на едната завърта робота, а ритмичното активиране на двете го придвижва напред. Учените използват и „тренировъчна“ програма от светлинни импулси, за да подсилят мускулната тъкан.

При изпитания в съд с вода роботът следва движещ се светлинен източник и преминава през прост лабиринт. Максималната му скорост е около четири дължини на тялото за минута. Това е бавно в сравнение с активен плувец, но е забележимо постижение за конструкция, чийто двигател е един-единствен клетъчен слой.
Прототипът се движи в контролирана лабораторна среда и се направлява ръчно със светлина. Живите клетки имат нужда от подходящи условия, а устройството все още няма собствени сензори, енергиен източник или автономна система за вземане на решения.

Въпреки това плоската архитектура показва нов начин за изграждане на малки меки машини. Ако технологията бъде развита, биохибридни роботи биха могли да се движат през деликатни или непредвидими среди, където твърдите механизми лесно биха заседнали или повредили околността. Възможните приложения — засега само като дългосрочна посока — включват изследване на тесни водни пространства, наблюдение на чувствителни екосистеми и пренасяне на малки товари.

Най-същественият принос на работата е по-фундаментален: тя показва как геометрията и твърдостта на изкуствения скелет могат да превърнат слабите движения на малко количество жива тъкан в насочено придвижване. При биохибридните машини „двигателят“ и „корпусът“ не могат да се проектират поотделно — клетките и материалът трябва да работят като една система.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.