Forscher des MIT haben eine neuartige Methode entwickelt, um künstliches Muskelgewebe zu erzeugen, das koordinierte Bewegungen in mehreren Richtungen ausführen kann. Diese innovative Technik verwendet eine in 3D gedruckte Struktur mit Mikrokanälen, um Muskelzellen in einem Hydrogel zu organisieren, was einen signifikanten Fortschritt im Bereich der Biohybrid-Robotik darstellt.
Ein design, inspiriert von der Natur
Das Team von Professorin Ritu Raman hat eine Struktur ähnlich einer künstlichen Iris entworfen, die sowohl konzentrisch als auch radial kontrahieren kann. Mit Desktop-3D-Druckern enthält der Stempel Mikrokanäle, die so klein sind wie die Größe einer Zelle. Indem dieser Stempel auf ein Hydrogel gedrückt und die Muskelzellen eingesät werden, emuliert das erzeugte Gewebe die komplexen Bewegungsabläufe menschlicher Muskeln.
Steuerung durch Lichtreize
Die in dieser Studie verwendeten Zellen wurden gentechnisch modifiziert, um auf Lichtreize zu reagieren. Dies ermöglichte es den Forschern, die Bewegung des künstlichen Muskels mit hoher Präzision zu steuern. Laut Ritu Raman hat dieses Experiment erstmals einen von Skelettmuskel angetriebenen Roboter gezeigt, der Kraft in mehreren Richtungen erzeugen kann, was neue Möglichkeiten für verschiedene Anwendungen eröffnet.
Potenzielle Anwendungen in Medizin und Robotik
Diese Stempelmethode hat vielversprechende Anwendungen in zwei Schlüsselbereichen: Medizin und Robotik. Im medizinischen Bereich könnte sie verwendet werden, um künstliche Gewebe zu schaffen, die bei der Behandlung neuromuskulärer Verletzungen helfen. In der Robotik würden die Fortschritte die Erstellung weicher und biologisch abbaubarer Roboter ermöglichen, die ideal für die Erkundung empfindlicher Umgebungen oder die Ausführung von Unterwasseraufgaben sind. Obwohl diese Studie sich auf Skelettmuskelzellen konzentrierte, könnte der Ansatz auf andere Zelltypen angepasst werden.
Institutionelle Unterstützung und nächste Ziele
Die Studie wurde von verschiedenen US-Regierungsbehörden unterstützt, wie dem Naval Research Office und den National Institutes of Health. Die Forscher planen nun, neue Muskelarchitekturen zu erforschen und Wege zu finden, diese künstlichen Muskeln für praktische Anwendungen zu aktivieren. Dieser Fortschritt erweitert nicht nur das Wissen über Gewebeingenieurwesen, sondern bringt auch die Integration künstlicher Muskeln in medizinische Geräte und Roboter näher.
Die Zukunft der Biohybrid-Robotik
Diese Entwicklung stellt einen großen Schritt dar hin zur Schaffung robotischer Systeme, die menschliche Bewegungen mit größerer Präzision nachahmen. Durch die Kombination lebender Zellen, weicher Materialien und 3D-Drucktechnologie legen die Wissenschaftler die Grundlage für eine neue Ära von Geräten, die Bereiche wie Medizin, Erkundung und Automatisierung transformieren werden.