Cơ bắp nhân tạo cho robot mềm của MIT co giãn như mống mắt người (27-3)

Cấu trúc sử dụng ​cơ bắp nhân tạo này co kéo cả theo hướng đồng tâm và hướng xuyên tâm, tương tự như cách mống mắt trong mắt người hoạt động để co và giãn đồng tử (Ảnh: MIT)

Nhóm nghiên cứu đã tận dụng công nghệ in 3D và tế bào cơ được lấy từ người và chuột để phát triển một cấu trúc nhân tạo co kéo theo hướng đồng tâm và xuyên tâm, giống như cách mống mắt người co giãn đồng tử.

Các nhà nghiên cứu gọi phương pháp này là “đóng dấu" (stamping) vì nó liên quan đến việc in 3D một con dấu được khắc với các rãnh siêu nhỏ, mỗi rãnh chỉ đủ lớn để chứa một tế bào riêng lẻ. Điều thú vị là phương pháp này được lấy cảm hứng từ cách khuôn Jell-O định hình món kẹo thạch tráng miệng. 

Tiếp theo, con dấu được ép lên hydrogel, một chất tổng hợp tương đương mô sinh học, cung cấp một ma trận linh hoạt chứa nước cho các tế bào thật.

Phương pháp đóng dấu bao gồm in 3D một con dấu cầm tay (hình trên) được khắc mẫu bằng các rãnh siêu nhỏ để chứa các tế bào thật, sau đó các tế bào phát triển dọc theo các rãnh này thành sợi cơ (hình dưới) (Ảnh: MIT)

Những rãnh chứa hydrogel này sau đó được gieo các tế bào cơ thật đã được biến đổi gen để phản ứng với ánh sáng. Các tế bào phát triển dọc theo các rãnh này thành các sợi trong vòng một ngày và sau đó hình thành một bó cơ có kích thước gần bằng mống mắt người. 

Các nhà nghiên cứu sau đó kích thích cơ nhân tạo này bằng các xung ánh sáng và nó co lại theo nhiều hướng giống như mống mắt người thật. 

“Trong nghiên cứu này, chúng tôi muốn chứng minh rằng có thể sử dụng phương pháp đóng dấu này để tạo ra một con robot có thể làm những điều mà các robot sử dụng cơ trước đây không thể làm được", Ritu Raman, đồng tác giả của bài báo mô tả phương pháp này đăng trên tạp chí Biomaterials Science mới đây giải thích. 

Điều này có thể mở ra những khả năng mới cho robot mềm, vốn hoạt động mang tính cơ học hơn vì được trang bị các thành phần không linh hoạt. “Thay vì sử dụng các bộ truyền động cứng nhắc thường thấy trong các robot dưới nước, nếu chúng ta có thể sử dụng robot sinh học mềm, chúng ta có thể di chuyển và tiết kiệm năng lượng hơn nhiều, đồng thời hoàn toàn phân hủy sinh học và bền vững", Raman nhấn mạnh. 

Phương pháp đóng dấu nổi bật không chỉ vì những gì nó cho phép, mà còn vì nó tiết kiệm chi phí và dễ tiếp cận. Nhóm MIT đã sử dụng máy in 3D có độ chính xác cao tại trường đại học cho nghiên cứu này nhưng Raman cho biết các con dấu phức tạp tương tự cũng có thể được sản xuất bằng máy in tiêu dùng bình thường. Các con dấu cũng có thể được làm sạch và tái sử dụng để tạo ra nhiều cơ nhân tạo hơn. 

Các nhà nghiên cứu dự định thử phương pháp đóng dấu này với các loại tế bào khác và xem xét các cơ khác mà họ có thể sao chép để ứng dụng cho nhiều chức năng robot khác nhau.