在生物学和技术的显着融合中，东京大学和瓦萨大学的研究人员开发了一种开创性的生物杂种机器人手，利用实验室成长的人类肌肉细胞。这种创新的装置的长度为18厘米，代表了机器人技术领域的显着飞跃，尤其是在假体和人形机器机器人领域。
调查结果发表在科学机器人技术，展示将生物系统与机器人框架整合的潜力。
生物杂交手背后的科学
生物杂交手使用“ Mumutas”（多个肌肉组织致动剂）进行操作，这些肌肉是薄的，实验室生长的肌肉纤维的捆，使人联想起寿司卷。该设计允许提高收缩力和氧扩散，以应对组织工程中的关键挑战：坏死。
当肌肉细胞缺乏营养和氧气时，会发生坏死，导致细胞死亡，尤其是在较厚的肌肉组织中。通过使用薄肌肉纤维，研究人员确保所有细胞都可以使用必需的营养，从而保持其活力和功能。
手的结构是用塑料打印的3D印刷，每根手指都由连接到Mumutas的电缆驱动的三个接头。这种模块化设计允许独立的手指运动，使手可以执行各种任务，从简单的手势到操纵诸如移液器之类的物体。
研究人员指出，手可以表现出“岩石剪裁者”之类的手势，证明了其模仿人类运动的能力。
技术创新和挑战
该项目的关键创新之一是创建mumutas的方法。研究人员在培养皿上培养了薄而平坦的肌肉纤维，从而可以最佳的营养进入。一旦纤维生长，它们就会被卷成管，从而增强了收缩力，同时保持氧气扩散。
这种寿司卷技术不仅改善了肌肉的性能，而且还可以延长其寿命，因为使用后可以将Mumutas展开以向细胞提供氧气和营养。
尽管取得了这些进步，但生物杂志的手仍然面临一些挑战。目前，它在营养丰富的液体环境中运行，这限制了其实验室环境之外的实际应用。研究人员正在探索诸如人造营养递送系统和保护性支架之类的解决方案，以维持干燥环境中的组织生存能力。
此外，使用大约10分钟后，手经历了疲劳，这一限制旨在通过诸如肌肉组织的运动方案或使用化学生长因子来促进肌肉性能的方法来克服这种局限性。
应用和含义
这项技术的含义巨大而多样。生物杂交机器人手可以彻底改变假肢，从而为用户提供更多自然的运动模式和更大的灵活性。例如，可以设计高级假肢来复制人类手的复杂运动，允许需要精细运动技能的任务，例如演奏乐器或执行精致的手术程序。
此外，这项技术可以增强人形机器人技术，使机器人能够执行需要类似人类灵活性的任务，例如在制造业中组装复杂的组件或协助医疗保健环境。模仿人类手势的能力为机器人与人们更自然互动，从而提高了日常生活中的可用性开辟了可能性。
在医学研究领域，像这种机器人手的生物杂交系统可以用作研究肌肉功能，测试手术技术以及开发针对肌肉组织的新药物的宝贵工具。观察工程肌肉组织如何应对各种刺激的能力可以提供难以通过传统研究方法获得的见解。
