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机械手指上“长出”活体人类皮肤

2022-06-10 09:56:26 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  无论是《终结者》中的反派T-800还是《机械战警》中的英雄警察亚历克斯·墨菲,由生物和人造材料制成的生物混合机器人一直是许多科幻梦想的中心。最近,日本科学家在机器人身上制作出“活的”类人皮肤,让人们离科幻目标又近了一步。9日发表在《物质》杂志上的一种新方法,不仅为机械手指提供了人类皮肤般的质感,还具有防水和自愈功能。

  该研究论文第一作者、日本东京大学教授竹内昌次说,直接从培养液中取出来的手指看起来像在微微“冒汗”,由于手指是由电机驱动的,因此看起来像真手指一样,机械手指还会发出咔哒声。

  让机器人看起来像人类一样,是类人机器人的首要任务之一。为了有效地用皮肤细胞覆盖机器人表面,研究人员建立了一种组织模塑方法,直接模塑机器人周围的皮肤组织,从而在其手指上无缝覆盖皮肤。

  他们首先将这种机械手指浸入一个装有胶原蛋白和人真皮成纤维细胞溶液的圆柱模具中,这两种物质是构成皮肤结缔组织的主要成分。竹内昌次说,由于胶原蛋白和成纤维细胞混合物具有自然收缩趋势,使其紧密结合在手指上,这一层为下一层的人类表皮角质形成细胞提供了统一的基础。这些细胞占皮肤最外层的90%,使机械手指的皮肤具有人类皮肤的质地和保湿屏障特性。

  当机械手指弯曲或伸展时,皮肤有足够的力量和弹性来承受动态运动。最外层足够厚,可用镊子提起,并且防水,这为其执行特定任务,如处理带电的微小泡沫塑料提供了多种优势。当受伤时,该皮肤甚至可在胶原蛋白绷带的帮助下像人类一样自我愈合,胶原蛋白绷带逐渐变成皮肤并可经受住反复的关节运动。

  研究人员表示,这一成果只是创造活体皮肤机器人的第一步。通常人造皮肤比自然皮肤弱得多,如果没有持续的营养供应和废物清除机制,就无法长期维持。接下来,研究团队计划解决这些问题并在皮肤中融入更复杂的功能结构,如感觉神经元、毛囊、指甲和汗腺。

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