В последние годы ученые и инженеры стали изучать мышцы с точки зрения их использования в качестве потенциальных приводов для гибридных роботов — машин, работающих на мягких, искусственно выращенных мышечных волокнах. Такие биороботы могли бы выплнять сложные задачи, недоступные обычным машинам. Однако в большинстве случаев удавалось изготовить мышцы, тянущиеся только в одном направлении, что ограничивает свободу движения.

Инженеры Массачусетского технологического института разработали метод выращивания искусственной мышечной ткани, которая координировано сокращается и растягивается в нескольких направлениях под действием света. И вырастили, в качестве демонстрации возможностей технологии, аналог радужной оболочки глаза.

Искусственная радужка была изготовлена новым методом «штамповки», рассказывает MIT News. Сначала на 3D-принтере ученые напечатали небольшой ручной штамп с микроскопическими бороздками, каждая из которых была размером с одну клетку. Затем они вдавили штамп в мягкий гидрогель и засеяли полученные бороздки настоящими мышечными клетками. Клетки росли вдоль этих бороздок внутри гидрогеля, образуя волокна. При стимуляции волокон мышца сокращалась в нескольких направлениях, следуя направлению волокон.

«Разработав радужную оболочку, мы продемонстрировали первого робота с приводом в виде скелетных мышц, который генерирует силу более чем в одном направлении. Это стало возможным благодаря уникальному подходу с использованием штампа», — сказала профессор Риту Раман, руководитель научной группы.

Хотя команда профессора Раман применяла для создания штампа высокоточный принтер, ученые утверждают, что штампы с различными микроскопическими узорами можно печатать с помощью более простых настольных 3D-принтеров. Кроме того, использовать штампы можно для выращивания не только мышц, но и других типов биологических тканей — нейронов или клеток сердца.

«Если вместо использования жестких приводов, которые обычно применяются в подводных роботах, мы сможем использовать мягких биологических роботов, то сможем перемещаться и быть гораздо более энергоэффективными, и при этом полностью биоразлагаемыми и устойчивыми, — сказала Раман. — Это то, к чему мы надеемся прийти».

В прошлом году ученые из США впервые напечатали на 3D-принтере эту «живую» кожу во всю толщину прямо на крысах, у которых была повреждена кожа черепа. Всего за две недели рана зажила.