Мы много слышали о синтетической коже, разработанной для роботизированных рук, которая позволяет сделать такие устройства более похожими на людей. Ученые из Японии пошли еще дальше, покрыв палец робота самовосстанавливающейся кожей из живых человеческих клеток.

Трехсуставный палец заживает в среде клеточной культуры после того, как его кожа была целенаправленно разрезана. Shoji Takeuchi

Команда из Токийского университета под руководством профессора Шоджи Такеучи создала роботизированный палец с шарнирным двигателем, способный сгибаться и разгибаться подобно натуральному человеческому аналогу. Затем это устройство поместили в цилиндрический сосуд, заполненный коллагеном и клетками фибробласты папиллярного слоя дермы человека - главными составляющими рыхлой волокнистой соединительной ткани нашей кожи.

Благодаря своим естественным свойствам этот раствор сжался и принял контуры пальца, образовав бесшовное гидрогелевое покрытие. Затем ученые добавили слой клеток эпидермальных кератиноцитов человека, которые составляют до 90 процентов нашего эпидермиса (наружного слоя кожи). Они образовали поверх геля влагоудерживающий/водостойкий барьер и придали пальцу более естественную текстуру.

Когда роботизированное устройство было впоследствии протестировано, оказалось, что новая кожа была достаточно прочной и эластичной, чтобы сгибаться и растягиваться вместе с пальцем, не разрываясь. Более того, когда кожу разрезали, а затем сверху наложили коллагеновую повязку, повязка постепенно превратилась в окружающую кожу, тем самым исцелив рану.

Кожа способна сгибаться и растягиваться вместе с пальцем. Shoji Takeuchi

Конечно, такая сконструированная кожа пока еще намного слабее натурального эпидермиса, и для того, чтобы "выжить", ее необходимо регулярно подкармливать питательными растворами. В планах ученых - устранить эти недостатки и добавить такие элементы, как ногти, потовые железы, волосяные фолликулы и даже сенсорные нейроны, обеспечивающие чувство осязания. 

Предполагается, что в конечном итоге спроектированная кожа может быть использована для создания гуманоидных человекоподобных роботов. Такая технология также идеально подходит для выполнения задач, требующих бережного, но в то же время сильного прикосновения, а также для проведения научных экспериментов по изучению кожи, не прибегая к испытаниям на животных. 

"Это просто удивительно, насколько легко искусственный эпидермис повторяет контуры робота", - рассказывает Такеучи. "Данные эксперименты - лишь первая ступень к созданию биороботов с живой кожей. На мой взгляд, именно благодаря живой коже роботы могут выглядеть и чувствовать себя как живые существа, поскольку это практически та же ткань, которая покрывает тела животных". 

Статья о проекте была недавно опубликована в журнале Matter.

Источники:  University of Tokyo via EurekAlert, Cell Press via EurekAlert
(https://www.u-tokyo.ac.jp/en/index.html)
(https://www.eurekalert.org/news-releases/954611)
(https://www.eurekalert.org/news-releases/955436)
(https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00239-9)