MIT'tan canlı kas dokusuyla çalışan ince yüzücü robot



Özet


MIT mühendisleri, canlı fare kas hücrelerini kullanarak bir sakız boyutunda, mavi ışıkla yönlendirilebilen mikro bir robot geliştirdi. İnce kas filmlerini yumuşak bir jel destekle birleştiren bu "yüzücü", ışık darbeleriyle kasılarak labirent içerisinde hareket etme yeteneği sergiledi. Yapılan çalışmalar, bu yeni tasarımın önceki yöntemlere göre çok daha fazla kuvvet ürettiğini ve kas hacmi başına yüksek performans sağladığını ortaya koydu. Bu teknolojik gelişme, gelecekte canlı dokuyla çalışan robotların çok daha küçük, ucuz ve verimli bir şekilde üretilmesine imkan tanıyabilir.



MIT mühendisleri, canlı fare kas hücreleri kullanarak hareket eden, bir sakız kadar küçük bir robot geliştirdi. 29 Eylül'de duyurulan bir gösterimde araştırmacılar, robotun yüzgeçlerine mavi ışık tutarak onu bir Petri kabı içindeki labirentte yönlendirdi.

The Rundown’ın 1 Ekim sayısında yer alan bu "yüzücü", ince kas filmlerini yumuşak bir jel destekle birleştiriyor. Ekip, bu filmlerin hacimlerine oranla önceki kas tasarımlarından daha fazla kuvvet ürettiğini, bunun da gelecekteki robotların daha küçük ve daha ucuz üretilmesine yardımcı olabileceğini belirtiyor.

**Yüzücü nasıl hareket ediyor?**

Robotun iki jel yüzgecinden her biri, mavi ışığa maruz kaldığında kasılacak şekilde genetik olarak tasarlanmış fare kas hücrelerini taşıyor. Araştırmacılar yüzgeçleri birbirinden bağımsız olarak kontrol ederek, yön ve hızı değiştirmek için ışık darbalarını ayarlıyor. Labirent deneyi sırasında ışık kaynağını elle hareket ettirdiler. Yüzücü, dakikada yaklaşık dört vücut boyu kadar yol katetti.

Mikroskobik oluklar hücreleri hizalı lifler oluşturacak şekilde yönlendirirken, jel de kasılmalarla birlikte bükülüyor. 28 Eylül'de Advanced Functional Materials dergisinde yayımlanan makale, 0,5 milimetre kalınlığındaki bir jel destek üzerinde 15 mikrometreden daha ince bir kas tabakasından bahsediyor.

Yazarlar, ışık darbeleriyle yapılan günlük antrenmanların, her bir kasılmanın ürettiği hareketi eğitilmemiş kontrollere kıyasla yaklaşık dört kat artırdığını rapor ediyor. Ayrıca, aynı tür fare hücrelerinden yapılan önceki 3D kas çalışmalarına göre, kas hacmi başına yaklaşık 20 kat daha fazla kuvvet elde edildiğini belirtiyorlar.

**Neden önemli?**

Daha az kas hücresiyle daha fazla kuvvet elde etmek, canlı dokuyla çalışan robotların daha küçük ve daha ucuz üretilmesini sağlayabilir. MIT araştırmacısı Ritu Raman, daha ince kas tasarımlarının olası üretim tasarruflarına dikkat çekiyor. Bu makineleri üreten laboratuvarlar için bu durum, belirli bir görev için daha az doku yetiştirme imkanı sunuyor.

Bu olasılık hem hücrelere hem de onları destekleyen yapıya dayanıyor. Oluklar liflerin hizalanmasına yardımcı olurken, yüzgecin hareket edebilmesi için jel de bu çekişe uyum sağlamalı. Toplam maliyete üretim, hücre bakımı, günlük antrenman ve kontrol için gereken ışık ekipmanları da dahil olacaktır. Daha ince kas tabakasının bu toplam maliyeti düşürüp düşürmeyeceği ise henüz belirsiz.

Yumuşak ve esnek gövdeler, gelecekte hassas su altı ortamlarında yapılacak nazik işler için uygun olabilir. Raman, olası bir uygulama olarak çevresel izleme üzerinde durdu. Kolayca bükülebilen bir gövde, bir robotın çevresiyle nazikçe etkileşime girmesine yardımcı olabilir; ancak ekolojik güvenlik, robotun çalışacağı su ve habitat üzerinde test edilmelidir.

Mevcut yüzücü, bir kişi tarafından yönlendirilen harici bir ışık kaynağına bağlı. Bir izleme versiyonunun ise verileri toplayıp geri gönderecek bir yönteme, ayrıca laboratuvar dışında güvenilir kontrol ve geri çağırma sistemine ihtiyacı olacak.