Биоинженеры из Токийского университета создали аналог человеческой кожи, которая обладает водоотталкивающими свойствами, способна растягиваться при движениях и восстанавливаться после повреждений. О том, как вырастить такую кожу, исследователи рассказали в журнале Matter.
Роботизированный палец, покрытый аналогом человеческой кожи, реагирует на травмы
Аналоги человеческой кожи применяются в различных исследованиях, например при испытаниях лекарств, но на подвижном механизме такие материалы были использованы впервые.
«Наша модель кожи – это сложная трехмерная матрица, которая выращена на самом пальце. Такой метод обеспечивает более полное покрытие и прочную фиксацию», – сообщают авторы исследования.
Чтобы покрыть палец кожей, японские инженеры погрузили его в контейнер со смесью коллагена и дермальных фибробластов – клеток, которые позволяют коже восстанавливаться после травмы. Затем для формирования эпидермиса – наружного слоя кожи – на палец нанесли человеческие кератиноциты.
При повреждениях такую кожу можно восстановить с помощью коллагенового «пластыря»: если к порезу прикрепить лист коллагена, то через неделю граница между ним и остальной кожей становится нечеткой, и палец снова может свободно сгибаться.
Толщина экспериментальной кожи составила примерно два миллиметра, что сопоставимо с толщиной кожи человека. Внешне кожа тоже напоминает человеческую. Она оказалась достаточно эластичной, что позволяет выдержать сгибание и разгибание пальца. Однако ее прочность на растяжение пока уступает человеческой коже, что, предположительно, связано с низкой изначальной концентрацией коллагена.
Долговечность также важна при рассмотрении вопроса об использовании эквивалента кожи в качестве материала для покрытия роботов. В предыдущем исследовании сообщалось, что эквиваленты культивированной кожи не демонстрировали повреждений после многократного растяжения (деформация 10%, 0,2 Гц) в течение четырех дней.
Это исследование – важный шаг в создании биогибридных роботов, сочетающих в себе живые и искусственные материалы. Технология также поможет при разработке кожи для трансплантации. Кроме того, по словам авторов, такая кожа может стать основой для изучения различных биологических функций: например, восприятия температуры.
Возможно, робот с такой кожей однажды будет работать в отраслях, где важны внешние сходства с человеком. Правда, пока он может обитать только в лаборатории: экспериментальный палец большую часть времени находился в питательной среде. Ученые только планируют создать специальные каналы, которые будут имитировать кровеносные сосуды, а также оснастить робота потовыми железами, что позволит коже сохраняться и на воздухе.
Текст: Вера Васина
Living skin on a robot by Michio Kawai et al. in Matter. Published June 2022. https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.05.019
