Een robot niet van metaal en plastic, maar van ‘vlees en bloed’ lijkt iets uit een futuristische sciencefictionfilm. Maar zogeheten biohybride robotica is dichterbij dan je denkt.
Het klinkt als iets uit een sci-fi movie, maar het is toch echt waar: onderzoekers aan de universiteit van Tokio hebben een methode ontwikkeld, waarbij met behulp van losse spiercellen werkende spieren worden gemaakt. Hiermee hebben ze een nieuwe stap gezet in de biohybride robotica. Dit verhelpt eerdere problemen met betrekking tot het gebruik van levend weefsel in robots. Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd in vakblad Science Robotics.
Kinderschoenen
In de biohybride robotica maakt men naast het standaard metaal en plastic, gebruik van levend weefsel om robots zo goed mogelijk te laten functioneren. Daarbij is bijvoorbeeld spierweefsel, net als bij ons, een drijvende kracht achter beweging en functie van ‘ledematen’.
Deze bijzondere tak van robotica staat nog in de kinderschoenen. Een probleem waar onderzoekers bijvoorbeeld mee kampen, is de (beperkte) kracht die de ‘spieren’ van robots met ingebouwd spierweefsel kunnen uitoefenen én hoelang die het volhouden.
Skeletspier
De onderzoekers losten dit probleem op door een nieuwe methode te ontwikkelen waarbij ze werkend skeletspierweefsel maakten uit enkele spiercellen. Een skeletspier is een spier bevestigd tussen twee delen van het skelet, die over het algemeen de beweging van onze gewrichten mogelijk maakt.
Om de ‘spieren’ te maken, gebruikte het team een ‘velletje’ hydrogel – een superabsorberende gel vergelijkbaar met de gelachtige pleisters voor (brand)wonden – met daarin de voorlopers van de spiercellen, zogeheten myoblasten.
Impuls
Deze ‘spiervellen’ werden vervolgens in een door het team ontworpen robotskeletje gebouwd. Een van de ‘skeletjes’, gemaakt met een 3D-printer, bestaat uit een draaibaar gewricht, aanhechtingspunten voor de spieren, en elektroden. Die elektroden geven de elektrische impuls af die nodig is voor de samentrekking van de spieren, en zo beweging van het skelet.
In onderstaand filmpje zie je hoe een paar van de robotjes te werk gaan:
Paar
Omdat spieren alleen kunnen samentrekken, werden ze in zogenaamde antagonistische paren in het skelet ingebouwd. Een voorbeeld van zo’n paar in ons lichaam is de biceps – die bij samentrekking de elleboog buigt – en de triceps – waardoor je je arm kunt strekken.
Volgens de onderzoekers blijven de spieren met deze methode meer dan een week intact – veel langer dan in voorgaand onderzoek.
Vooralsnog zijn de directe toepassingen van het onderzoek beperkt. Wel menen de onderzoekers dat dit gebruik van spierweefsel in robots in de toekomst gebruikt zou kunnen worden voor onder andere farmaceutische doeleinden en het testen van medicatie.
Bronnen: EurekAlert!, University of Tokyo
Beeld: Shoji Takeuchi/Institute of Industrial Science/University of Tokyo 2018
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!
