IT之家 رسالة بتاريخ 28 أكتوبر، نشر المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ (ETH Zurich) تدوينة في 22 أكتوبر،يعرض فيها روبوتاً حيوياً مصغّراً يتكوّن من خلايا عضلية هيكلية لفأر منزلي ودعامة من هيدروجيل، يمكنه القفز والركض والسباحة والإمساك بالأشياء.
يرفق IT之家 مقطع العرض التوضيحي ذا الصلة أدناه:
هذا الإنجاز يدمج لأول مرة نسيجاً عضلياً هيكلياً حياً مع دعامة مرنة من الهيدروجيل، بتصميم تشاركي على الحاسوب، لصناعة "مشغّل حيوي" بطول نحو 1.5 سم. وعند تحفيزه بنبضات كهربائية، ينتج حركة انثناء مرئية بالعين المجردة، ويحرّك الروبوت المصغّر لأداء أفعال كالقفز والسباحة والزحف والإمساك.
ويشير فريق المعهد إلى أن العضلات المزروعة مخبرياً كانت قادرة في الماضي على الانقباض، لكن مداها كان غالباً ضئيلاً إلى حد أن يتطلب رصدها مجهراً، ما جعلها عاجزة عن تحريك الروبوتات فعلياً. ويكمن اختراق الدراسة الجديدة في إعادة تصميم التفاعل بين العضلة والدعامة: خوارزمية تحسّن في آنٍ واحد توزيع النسيج العضلي وحجمه وشكل دعامة الهيدروجيل وخصائصها الميكانيكية، بحيث تتحول انقباضات العضلات بأكبر قدر ممكن من الكفاءة إلى تشوّه كلي.
أما في التصنيع، فقد اعتمد الفريق تقنية طباعة 3D بالتصليب الضوئي تُدعى Xolography، تستخدم الضوء لتصليب الهيدروجيل، ويستغرق طباعة الدعامة الواحدة نحو دقيقة واحدة.
وأظهرت النتائج أنه، في ظل كميات عضلية متقاربة، يبلغ مدى حركة المشغّل الجديد حتى 11 ضعف مدى الأنظمة السابقة. فانقباضة واحدة تكفي ليرتد الجهاز من قاع طبق الزرع مسافة نحو 5 مم، أي ما يعادل ثلث طول جسمه؛ وبلغت سرعة النسخة السائرة 6.2 مم في الثانية، أي نحو 0.4 من طول الجسم في الثانية، وتقول الدراسة إن هذا هو أعلى سرعة مسجّلة حتى الآن لروبوت حيوي هجين سائر.
ومع ذلك، لا تزال هذه الروبوتات بعيدة عن التطبيقات الواقعية. فنسيجها العضلي يجب أن يكون مغموساً في محلول مغذٍ كي يبقى حياً، ولا يعمل خارج بيئة المختبر؛ ولتوسيع حجمها، قد يتطلب الأمر نظاماً أشبه بـ"الدورة الدموية الاصطناعية" لتوصيل الأكسجين والمغذيات باستمرار والتخلص من الفضلات الأيضية.