Японские исследователи создали актуатор, в основе которого лежит выращенная из клеток крыс мышечная ткань, приводимая в движение электрическими импульсами. Фрагменты мышечной ткани соединены с шарниром, который отклоняется при сокращении мышц. Статья с описанием разработки опубликована в Science Robotics.
Поскольку электромоторы сложно использовать в миниатюрных устройствах, исследователи разрабатывают в качестве альтернативы искусственные мышцы. Многие подобные разработки достаточно компактны, а некоторые из них даже не требуют собственного источника питания.
Исследователи под руководством Сёдзи Такэути (Shoji Takeuchi) из Токийского университета создали новый актуатор, использовав в качестве его основы клетки-миобласты, взятые из скелетной мышечной ткани крыс. Они поместили раствор с клетками и питательной средой для них в гидрогель, который затем залили в специальную форму. Через некоторое время в гидрогеле образовывалась мышечная ткань, способная сокращаться.
Кроме мышц исследователи создали механическую часть актуатора, которую авторы назвали скелетом. Этот скелет состоит из основной части, выполненной из полимера, а также шарнира. С двух сторон актуатора располагаются полоски мышечной ткани, жестко закрепленные с одного конца, а с другого связанные с шарниром с помощью париленовых пленок. За счет такой конструкции шарнир может двигаться в обе стороны, в зависимости от того, с какой стороны сокращается мышца.
Для управления сокращениями мышц исследователи расположили рядом с их концами электроды. Создаваемое между парой электродов электрическое поле заставляет сокращаться находящуюся рядом мышцу, но не влияет на мышцу с другой стороны актуатора. Исследователи продемонстрировали, что актуатор может отклонять шарнир почти на 90 градусов, и за счет этого выполнять различные движения, например, переносить небольшие объекты:
Авторы работы также протестировали долговечность мышц, и выяснили, что они сохраняют свою силу сокращения после недели использования, что было проблемой для предыдущих разработок в этой области.
В 2016 году американские ученые создали из клеток сердечной мышцы крыс робота-ската. Его мышцы активируются светом, за счет чего их работой можно управлять световыми импульсами, причем, если освещать только одну сторону робота, он будет поворачивать, а не просто плыть вперед.
Григорий Копиев