Souhrn
Inženýři z Massachusettského technologického institutu (MIT) navrhli umělé šlachy z hydrogelu pro bio-hybridní roboty, které kombinují živé svalové tkáně s syntetickými strukturami. Tyto šlachy, připomínající gumičky, se připevňují k laboratorně vypěstovaným svalům a vytvářejí funkční muscle-tendon unit. Výzkum, publikovaný 1. prosince 2025, testoval jednotku pomocí optické stimulace.
Klíčové body
- Umělé šlachy jsou vyrobeny z pružného hydrogelu, který odolává tahovým silám a umožňuje přenos pohybu ze svalů na robotickou kostru.
- Testováno na malém kusu lab-grown muscle (červené) s modrými šlachami na koncích, stimulovanými světlem.
- Šlachy slouží k aktuaci bio-hybridních robotů, kde živé svaly generují sílu podobně jako u lidského těla.
- Výzkum pochází z MIT News, s obrázky od výzkumníků.
- Potenciál pro různé bio-hybridní konstrukce, ale zatím v laboratorních podmínkách.
Podrobnosti
Bio-hybridní roboty spojují živé biologické tkáně, jako jsou svalové buňky vypěstované v laboratoři, s syntetickými komponenty, jako jsou robotické kostry nebo skeletní struktury. Svalové tkáně fungují jako přirozené aktuátory – generují sílu skracováním při stimulaci, podobně jako v lidském těle. Problémem dosud bylo spojování těchto tkání s robotickými částmi, protože standardní materiály nejsou dostatečně pružné ani biokompatibilní.
Inženýři z MIT tento problém vyřešili vývojem umělých šlach z hydrogelu, materiálu známého svou pružností a odolností vůči mechanickému namáhání. Hydrogel napodobuje vlastnosti přirozených šlach: je elastický, dokáže se protáhnout a vrátit do původního tvaru, a zároveň přenáší sílu ze svalů na tužší robotické prvky. V experimentu připevnili šlachy k oběma koncům malého kusu svalového tkáně, čímž vytvořili muscle-tendon unit. Tuto jednotku stimulovali optickým zařízením, které způsobuje kontrakci svalů světelnými impulsy – metoda běžná v bio-robotice pro přesnou kontrolu bez elektrických kabelů.
Obrázky z výzkumu ukazují modré šlachy (hydrogel) spojené s červeným svalovým tkáním a následný pohyb při stimulaci. Šlachy se stahují a protáhnou, což umožňuje efektivní tah. Tento design lze aplikovat na větší bio-hybridní systémy, kde svaly pohánějí robotické končetiny nebo celé tělo. MIT zdůrazňuje, že hydrogel je tough and flexible, což znamená vysokou odolnost vůči opakovaným cyklům tahání. Výzkum navazuje na předchozí práce s lab-grown muscles, které se používají k pohonu malých robotů plavajících nebo kráčejících. Zatím jde o prototyp v laboratorních podmínkách, s výzvami jako výživa svalů, jejich dlouhodobá vitalita a škálovatelnost na větší roboty.
Proč je to důležité
Tento vývoj představuje pokrok v bio-hybridní robotice, oboru, kde se snaží spojit výhody živých tkání – vysokou hustotu síly, samo-opravu a biologickou adaptaci – s přesností syntetických materiálů. Na rozdíl od čistě mechanických robotů, jako ty od Boston Dynamics, bio-hybridní systémy mohou být měkčí a energeticky efektivnější, což je klíčové pro aplikace v medicíně, například protézy nebo mikroroboty pro endoskopii. V širším kontextu posiluje trend integrace biologie s robotikou, podobně jako v projektech s 3D bioprintingem svalů. Nicméně jako vědecký výzkum bez komerčního nasazení zůstává v rané fázi; klíčové výzvy zahrnují životnost tkání mimo laboratoř a etické otázky manipulace s živými buňkami. Pro průmysl to znamená potenciál nových paradigm v robotice, ale vyžaduje další roky vývoje.
Zdroj: 📰 Mit.edu
| 