Ученые из Токийского университета под руководством профессора Шоджи Такеучи разработали метод надежного крепления живой человеческой кожи к роботизированным лицам. Эта технология может иметь ряд полезных применений, помимо создания человекоподобных роботов, похожих на героев сериала "Westworld".
Проблема связок
Два года назад профессор Такеучи и его коллеги успешно покрыли роботизированный палец биоинженерной кожей, выращенной из живых человеческих клеток. Данная работа задумывалась как демонстрация возможностей создания не только более реалистичных роботов-андроидов, но и роботов с самовосстанавливающейся, чувствительной к прикосновениям кожей. Технология также может найти применение в тестировании косметических средств и обучении пластических хирургов.
Однако, в предыдущей работе кожа не была связана с подлежащей тканью пальца. Фактически, это был своего рода чехол, который надевался на палец. Настоящая человеческая кожа соединяется с подлежащей мышечной тканью с помощью связок.
Связки кожи с мышцами выполняют важные функции. Они позволяют нам выражать эмоции с помощью мимики. Кроме того, кожа, двигаясь вместе с мышцами, не сковывает движения и меньше подвержена повреждениям.
Ранее ученые пытались соединить биоинженерную кожу с синтетическими поверхностями с помощью крошечных выступающих якорей. Однако такие якоря портят внешний вид кожи, не позволяя ей выглядеть гладкой. Кроме того, они плохо работают на вогнутых поверхностях.
Учитывая эти ограничения, команда профессора Такеучи разработала новую систему крепления кожи на основе крошечных V-образных перфораций, сделанных на синтетической поверхности.
Новая система крепления
Ученые создали форму человеческого лица с такими перфорациями, а затем покрыли ее гелем, состоящим из коллагена и фибробластов дермы человека (клетки, ответственные за выработку соединительной ткани кожи). Часть геля заполнила перфорации, а часть осталась на поверхности формы. После семидневного культивирования гель превратился в покрытие из человеческой кожи, надежно прикрепленное к форме с помощью ткани внутри перфораций.
В следующем эксперименте перфорации были сделаны в силиконовом каучуке, на который затем нанесли гель и культивировали. В результате получилось упрощенное человеческое лицо из кожи, которое можно было заставить "улыбаться" с помощью перемещения двух стержней, соединенных с основанием.
Очевидно, что потребуется еще немало исследований, прежде чем технологию можно будет использовать для создания по-настоящему реалистичных роботов.
"Мы считаем, что создание более толстой и реалистичной кожи возможно путем добавления потовых желез, сальных желез, пор, кровеносных сосудов, жировой ткани и нервов. Конечно, движение - это тоже важный фактор, а не только материал. Поэтому еще одной важной задачей является создание человеческих выражений лица путем интеграции сложных исполнительных механизмов или мышц внутри робота", - говорит профессор Такеучи.
Исследование опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science.
