Taiteilijan näkemys biobotista

Mistä on pienet biobotit tehty? Valosta ja lihaksista.

Robotit ovat tulossa, siitä ei ole epäilystäkään. Tai nehän ovat jo täällä, mutta uudenlaisia kehitellään kaiken aikaa.

Illinois’n yliopistossa on otettu iso askel kohti käyttökelpoista biologista robottia eli biobottia. Sen liikkuminen perustuu geneettisesti manipuloituihin lihassoluihin ja sitä ohjataan valolla.

"Valo on lempeä tapa ohjata näitä koneita", tutkimusta johtanut Rashid Bashir toteaa. "Se mahdollistaa joustavuuden sekä suunnittelussa että liikkumisessa. Pohjimmiltaan yritämme kehittää biologisten järjestelmien perusrakennetta ja mielestämme valo-ohjaus on merkittävä askel siihen suuntaan."

Bashirin ryhmä on aiemmin onnistunut kehittämään biobotteja, joita ohjataan sähkökentän avulla, mutta sähköllä on bioympäristössä erilaisia haittavaikutuksia. Sillä ei myöskään pystytä stimuloimaan tiettyä aluetta lihaskudoksessa, mitä biobotin ohjaaminen edellyttää. 

Tutkijoiden kasvattaman lihaskudoksen solut ovat peräisin hiiristä. Niihin on lisätty geeni, joka saa lihaksen supistumaan, kun siihen kohdistuu tietyn aallonpituista sinistä valoa. Tällaista tekniikkaa kutsutaan optogenetiikaksi.

Lihaskudoksen muodostamat renkaat kiinnitetään 3D-tulostettuun joustavaan "selkärankaan", jolla voi olla pituutta seitsemästä millimetristä kahteen senttimetriin. 

 

 

"Kehittämämme lihakset ovat renkaanmuotoisia, kuin kumilenkkejä, sillä halusimme tehdä niistä modulaarisia", kertoo tutkimukseen osallistunut Ritu Raman. "Siten voimme käyttää niitä kuin rakennuspalikoita, jotka ovat yhdistettävissä millaiseen 3D-tulostettuun luurankoon tahansa, jolloin saamme erilaisiin käyttötarkoituksiin soveltuvia biobotteja."

Rengasmaiset lihakset tekevät myös niiden "ruokkimisen" helpommaksi, sillä ne voivat imeä ympäristöstään ravinteita koko pinnallaan. Lihasten treenaaminen on helppoa, sillä valonvälähdykset saavat ne supistumaan rytmikkäästi ja samalla niiden voima kasvaa. 

 

 

"Rakenne on hyvin joustava", Bashir kehuu. "Renkaiden avulla voimme yhdistää millaisia liitoksia tai niveliä hyvänsä 3D-tulostetussa luurangossa. Jos renkaita on useita, voi myös jalkoja olla useita. Valon avulla pystymme hallitsemaan, mihin suuntaan ne liikkuvat."

Tutkimuksesta kerrottiin Illinois’n yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: Janet Sinn-Hanlon (pääkuva) ja Ritu Raman; video: Ritu Raman