Bàn tay robot 'lai sinh học' lớn nhất thế giới

Bàn tay robot 'lai sinh học' này dài 18cm, bao gồm các bộ phận được làm từ mô người nuôi cấy.

Bàn tay robot 'lai sinh học' của nhóm nghiên cứu Nhật Bản - Ảnh: JapanTimes

Bàn tay robot này là sản phẩm của nhóm nghiên cứu từ Đại học Tokyo và Đại học Waseda, Nhật Bản. Nó gồm có nhiều khớp, có khả năng chuyển động nhờ mô cơ sống, dài 18cm, kích thước lòng bàn tay 6cm (gần bằng kích thước lòng bàn tay của trẻ sơ sinh) và 5 ngón tay có khả năng chuyển động độc lập.

Sự đổi mới quan trọng nằm ở bộ truyền động mô cơ đa năng mới nhất do nhóm nghiên cứu phát triển. Một cấu trúc cơ hiệu suất cao được tạo ra bằng cách bó các sợi mô người được nuôi cấy cực mỏng thành hình dạng "cuộn" để hoạt động như một cơ lớn hơn. Thiết kế này đảm bảo mỗi sợi nhận đủ chất dinh dưỡng, ngăn ngừa hoại tử và duy trì sự sắp xếp của sợi cơ.

Những vấn đề này đã là trở ngại trong việc tăng độ dày của các bộ kích hoạt biohybrid thông thường, vốn thường bị giới hạn ở kích thước khoảng 1cm và chỉ có thể kích hoạt một khớp duy nhất. Thiết kế mới giúp đạt được khoảng cách co dài hơn, lực co mạnh hơn và tốc độ co cao hơn.

Trong dự án này, khung xương và cơ nhân tạo hoạt động khi ngâm trong dung dịch nuôi cấy bên trong bể. Khi được kích thích bằng điện, các cơ co lại, kéo các sợi dây mảnh làm cong các ngón tay.

Hệ thống mô phỏng sự mệt mỏi của cơ bắp con người: sau khoảng 10 phút hoạt động, các cơ suy yếu, nhưng sẽ phục hồi sau một giờ bằng cách hấp thụ đường từ dung dịch.

Bằng cách tích hợp bộ truyền động với cấu trúc xương robot, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được các chuyển động ngón tay phức tạp, bao gồm khả năng sao chép cử chỉ và thao tác các vật thể nhỏ như đầu ống nhỏ giọt một cách chính xác.

Mặc dù bàn tay vẫn chưa thể nắm hoặc giữ các vật nặng hơn, nhưng bước đột phá này mang lại các ứng dụng tiềm năng ngoài robot, bao gồm các chi giả điều khiển bằng cơ và các mô hình để thử nghiệm thuốc.

Nhà nghiên cứu Shoji Takeuchi thuộc Đại học Tokyo cho biết: "Mục tiêu chính của robot lai sinh học là mô phỏng các hệ thống sinh học... Bộ truyền động mới của chúng tôi là một cột mốc quan trọng để đạt được điều này.

Lĩnh vực robot lai sinh học vẫn còn trong giai đoạn sơ khai, với nhiều thách thức cơ bản cần vượt qua. Khi những rào cản cơ bản này được giải quyết, công nghệ này có thể được sử dụng trong các bộ phận giả tiên tiến và cũng có thể đóng vai trò là công cụ để hiểu cách các mô cơ hoạt động trong các hệ thống sinh học, nhằm thử nghiệm các quy trình phẫu thuật hoặc thuốc nhắm vào các mô cơ".

Thành tựu của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên ấn bản trực tuyến của tạp chí Science Robotics (Mỹ).