Spojili umelú ruku so živými svalmi. Vedci vyvíjajú nové „ľudské“ končatiny

Vedecký svet zaznamenal významný pokrok v oblasti biohybridnej robotiky. Výskumníci z Tokijskej univerzity a univerzity Waseda v Japonsku vyvinuli umelú ruku, ktorá dokáže uchopovať predmety a vykonávať gestá vďaka spojeniu laboratórne pestovaného svalového tkaniva a flexibilných mechanických kĺbov. Tento prelom otvára nové možnosti pre vývoj pokročilých protéz a biologicky inšpirovanej robotiky. Na tému upozornil portál NewAtlas.

Spojenie biológie a technológie

Doteraz boli biohybridné systémy len experimentálnou oblasťou, kde sa síce objavili jednotlivé inovácie, ako napríklad umelá ryba poháňaná ľudskými srdcovými bunkami či robot s uchom kobylky, no praktické využitie týchto technológií bolo stále vzdialené. Nový výskum však prináša nádej na prekonanie doterajších obmedzení a ukazuje, že spájanie biologických a syntetických prvkov môže viesť k funkčným riešeniam.

X. Ren, Y. Morimoto and S. Takeuchi, 2025/ Science Robotics

Kľúčovým objavom tímu bol vývoj tzv. viacnásobných tkanivových aktuátorov (MuMuTAs), čo sú zväzky svalových vlákien pestovaných v laboratóriu a následne zvinutých do kompaktných útvarov tak trochu pripomínajúcich sushi rolky. Tento spôsob usporiadania dodáva svalom potrebnú pevnosť, čím sa predchádza ich trhaniu pri pohybe. Následne boli tieto svalové zväzky pripojené k 3D tlačenej plastovej ruke s pohyblivými kĺbmi a dĺžkou približne 18 cm.

Pri aplikovaní elektrickej stimulácie sa svalové vlákna kontrahovali, čo umožnilo ruke vykonávať základné pohyby, ako napríklad uchopenie pipety či známe „nožnicové gesto“ prstami. Mimoriadne zaujímavým zistením bolo, že podobne ako u skutočných svalov, aj tieto laboratórne pestované svaly vykazovali únavu. Po desiatich minútach nepretržitého pohybu stratili časť svojej sily, avšak už po hodine odpočinku sa plne zotavili, čo naznačuje ich biologickú podobnosť so živým svalovým tkanivom.

Budúcnosť biohybridných technológií

Napriek tomu, že táto umelá ruka je zatiaľ len experimentálnym prototypom, jej vývoj predstavuje významný krok k vytvoreniu skutočne funkčných biohybridných systémov. Vedci síce museli ruku umiestniť do tekutiny, aby znížili trenie a umožnili svalom efektívnejší pohyb, no plánujú tento problém riešiť pridaním elastických prvkov alebo ďalších svalových zväzkov orientovaných opačným smerom.

X. Ren, Y. Morimoto and S. Takeuchi, 2025/ Science Robotics

Prekonanie doterajších limitácií biohybridných technológií môže v budúcnosti viesť k vývoju pokročilých protéz, ktoré by umožnili ľuďom so stratou končatín získať plnohodnotnú pohyblivosť. Okrem toho môže byť táto technológia využitá aj na štúdium fungovania svalových tkanív, testovanie chirurgických postupov alebo vývoj nových liečiv zameraných na svalové ochorenia.

Vedúci výskumník Shoji Takeuchi zdôrazňuje, že biohybridná robotika je stále v počiatočných fázach vývoja, no vývoj MuMuTAs predstavuje zásadný míľnik pre škálovanie tejto technológie na väčšie a praktickejšie modely. Ak sa podarí prekonať súčasné výzvy, môžeme sa v blízkej budúcnosti dočkať prelomových aplikácií, ktoré spoja biológiu a mechaniku do jedného funkčného celku.

Čítajte viac z kategórie: Novinky