Robot Biohybrid: Những Bước Tiến Đột Phá với Cơ Bắp Nuôi Cấy
Khám phá phương pháp nuôi cấy và ứng dụng cơ bắp sinh học trong việc chế tạo robot biohybrid, cũng như những thách thức và tiềm năng trong tương lai.
Robot biohybrid, kết hợp các thành phần sinh học như cơ bắp với vật liệu phi sinh học, đang mở rộng chân trời sáng tạo trong công nghệ chế tạo robot. Một trong các thử thách lớn nhất trong việc phát triển công nghệ này là đảm bảo sự sống còn và khả năng hoạt động lâu dài của các cơ bắp nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Các kỹ sư đã vượt qua trở ngại này bằng công nghệ "sushi rolling" để tạo ra MuMuTAs (viết tắt của Multiple Muscle Tissue Actuators) - những ống cơ bắp có khả năng co giãn mạnh mẽ.
Một nhóm nghiên cứu do ông Shoji Takeuchi dẫn đầu tại Đại học Tokyo đã phát triển thành công bàn tay mô phỏng người, dài 18 cm, sử dụng cơ bắp nuôi cấy. Bàn tay này, được in 3D từ nhựa và treo trong một dung dịch lỏng, có khả năng thực hiện các chuyển động phức tạp như đá, kéo, lá, và thậm chí là thao tác các vật dụng như pipet nhờ MuMuTAs. Các MuMuTAs được điều khiển bằng tín hiệu điện qua các điện cực, cho phép thực hiện những cử động tinh vi bằng cách co rút các bó cơ.
Tuy nhiên, dự án này không phải không có hạn chế. Mỗi ngón của bàn tay chỉ có thể di chuyển một chiều và cần có một môi trường lỏng để hoạt động. Điều này đòi hỏi sự phát triển trong tương lai để tích hợp các hệ thống cung cấp dinh dưỡng nhân tạo, và cải thiện các cấu trúc bảo vệ mô để duy trì hoạt động trong môi trường khô ráo. Mệt mỏi của cơ bắp cũng là một vấn đề, xuất hiện sau liên tục 10 phút sử dụng, cần phải nghỉ ngơi để phục hồi.
Shoji Takeuchi cho rằng cơ bắp sinh học của robot có thể được cải thiện bằng cách áp dụng tương tự như việc tập thể dục ở cơ thể sống, nơi các cơn co thắt liên tiếp có thể tăng cường độ bền và sức co rút. Một giải pháp khác có thể là sử dụng các yếu tố hóa học để thúc đẩy sự phát triển của cơ bắp nuôi cấy.
Những tiến bộ trong công nghệ robot biohybrid không chỉ mở ra cánh cửa cho những ứng dụng mới trong ngành công nghiệp mà còn đẩy nhanh những nghiên cứu về sự kết hợp giữa các hệ thống sinh học và phi sinh học. Sự phát triển này có thể đem lại nhiều cơ hội thú vị cho tương lai của công nghệ và y sinh học.
