Искусственные мышцы - новое достижение робототехники

Искусственные мышцы - новое достижение робототехники

Новое достижение робототехники: американские исследователи создали искусственную мышечную клетку, которая в будущем, как они ожидают, пригодится при разработке микророботов, способных передвигаться в человеческих сосудах. В эксперименте модифицированные волокна сформировались в мышечную ткань, по своим свойствам невероятно близкую к человеческой, сообщает zex2.ru.

Для управления искусственными мышцами, созданными на основе генетически модифицированной клетки обычной мускулатуры, ученые из Массачусетского технологического института (МТИ) и Пенсильванского университета использовали пучок света. Таким образом, они еще и прибегли к применению достижений оптогенетикы - молодой, но уже многообещающего научной дисциплины. Однако обо всем по порядку.

Для своего исследования ученые выбрали скелетную (поперечно) мышечную ткань - такой материал для исследований крепче и выносливее, чем, например, сердечные или гладкие мышцы. Кроме того - что важно - волокнами скелетной мышечной ткани можно управлять с помощью внешних импульсов. Обычно в лабораториях импульсы от нервной ткани человека заменяют с помощью пары электродов, на которые подается напряжение, объясняют в МТИ.

Однако во время исследований в области робототехники такой метод не является оптимальным: электроды на участках мышечной ткани пришлось бы размещать очень часто, и такое количество электродов стала бы избыточным весом для миниатюрного робота. Поэтому ученые решили прибегнуть к достижениям оптогенетикы: раньше во время исследований в этой дисциплине удалось модифицировать нейроны таким образом, чтобы они могли реагировать на короткие лазерные импульсы (сейчас такой подход применяется для стимуляции сердечной мышцы человека).

Вместе с коллегами руководитель исследования Гарри Асада из МТИ совершил генетические модификации в структуре миобластов (клеток, из которых формируются мышечные волокна), чтобы усилить выработку восприимчивого к свету протеина. После того, как модифицировать миобласты соединили в мышечные волокна, их облучали 20-миллисекундными импульсами синего света. Выяснилось, что такие волокна реагируют на раздражители, в зависимости от объема облучения: узкий луч, который попадает на одно волокно, приводит к сокращению только его одного, тогда как более широкий, охватывающий несколько волокон, - к сокращению всех их сразу.

Далее ученые интегрировали модифицированные волокна в гидрогель - в этом случае основу для формирования искусственной мышечной ткани. Ученые установили, что сложившаяся мышечная ткань реагирует на лазерные импульсы так же хорошо, как и отдельные ее волокна. Кроме того, чем чаще ученые измеряли усилия искусственного мышцы с помощью микромеханических сенсора, тем сильнее он становился: это нагрузка была некой тренировкой, которая способствовала развитию волокон.

По мнению Асада, достижения его команды уже в ближайшее время можно будет применить, например, при испытании лекарств от болезней двигательного аппарата: их целебные свойства (и побочные эффекты) можно будет наблюдать по реакции искусственной мышечной ткани.

Прежде всего, как ожидают ученые, результаты их работы прежде пригодятся при разработке микророботов, на которых в медицине возлагают большие надежды.

Источник: zex2.ru

Похожие новости:
Учёные вырастили мышцу, способную к регенерации
Ученым Массачусетского технологического института впервые удалось вырастить в лабораторных условиях биоинженерную мышцу, способную к самовосстановлению. Об этом сообщают иностранные СМИ со ссылкой на журнал PNAS. «Для создания мышцы были использованы мышечные волокна, выращенные учеными из миогенных клеток крысы. Чтобы ..
2014-04-03 1571 0 Технология
0
Из лески скрутили рекордно эффективные искусственные мышцы
Международная группа ученых разработала метод обработки пластика, который превращает обычные полимеры в искусственные мышцы с рекордной удельной мощностью и силой сокращения. Исследование опубликовано в Science, кратко о нем можно прочитать на сайте журнала. К пластику ученые обратились после ..
2014-02-21 2605 0 Технология
1
Искусственные мышцы смогут сделать роботов очень сильными
Классическая сцена из научно-фантастического фильма, когда робот получил увечья, повредил участок кожи и его металлический скелет оголился. Похоже, такое будущее не за горами, ведь инновации стремятся к тому, чтобы улучшить искусственные мышцы. Последний прорыв в этой области ..
2013-09-12 2642 0 Технология
1
Ученые создали искусственные мышцы
Новые искусственные мышцы из нанотехнологической пряжи, пропитанные парафином, могут поднять вес, более чем в 100 тыс. раз превышающий их собственный, и сгенерировать в 85 раз больше механической энергии, чем такого же размера природные мышцы. К такому мнению пришли ученые из Техасского университета в Далласе и специалисты ..
2012-11-20 2748 0 Технология
1
Ученые вырастили сердечные мышцы для морских свинок
Ученые восстановили поврежденные участки сердечной мышцы морских свинок при помощи клеток сердца (кардиомиоцитов), выращенных из человеческих эмбриональных стволовых клеток, сообщает The Seattle Times. Сердце морской свинки бьется со скоростью 200-250 ударов в минуту, примерно на верхнем ..
2012-08-9 1727 0 Технология
0
Ученые создали робо-мышцы сильнее человеческих
Если вдруг будет так называемое «Восстание машин» в нашей жизни, наши шансы на выживание будут ничтожными. Команда ученых из американского Министерства Национальной лаборатории Лоренса Беркли продемонстрировали совершенно новый тип роботизированных мышц, которые в 1000 раз сильнее человеческих ..
2013-12-25 2427 0 Технология
0
Искусственные мышцы обогнали по мощности настоящие
Разработана технология создания недорогих искусственных мышц на основе жесткого каркаса, заключенного в мягкую камеру. Мышцы сокращаются за счет уменьшения в них давления, причем их можно создавать, используя разные материалы. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Инженеры, разрабатывающие роботов, ..
2017-12-01 5484 0 Технология
0
Cозданы управляемые биороботы из мышечных клеток
Американские инженеры представили биороботов нового поколения: в движение их приводят мышечные клетки, а управляются они электрическими импульсами. Такие устройства помогут, например, построить автономных мягких роботов, «осьминогов», способных погружаться на морcкое дно и вести поисковые операции, протискиваясь сквозь ..
2014-07-02 1497 0 Технология
0
Робомедуза с искусственными мышцами питается водородом
Исследователи из Политехнического университета Виргинии (США) разработали подводный дрон, выглядящий и плавающий, как медуза. При этом он использует инновационную систему движения, в которой нет места электричеству: искусственные мышцы на основе сплавов с «памятью формы» сокращаются под действием тепла. Искусственные мышцы находят ..
2012-03-21 1934 0 Технология
0
Ученые: человечество спасет мертвечина
Работники Стэнфордского университета пришли к выводу, что новым источником важных для медицины стволовых клеток вполне могут стать мертвые тела, которые обеспечат живых людей гигантскими объемами плюрипотентных клеток. Наибольшее их количество можно получить из костного мозга ..
2013-01-19 1638 0 Технология
0
Созданы искусственные регенерирующие стволовые клетки
Ученые из Университета штата Северная Каролина совместно с китайскими исследователями создали искусственные стволовые клетки, предназначенные для восстановления сердечных мышц. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.Биотехнологи изготовили имитирующие клетки наночастицы из биоразлагаемого полимера гликозилированной ..
2016-12-30 4187 0 Технология
0
Ученые создали летающего робота размером с муху
Группа ученых из Гарварда, изучая полет насекомых , создали прототип летающего мини-робота размером с обычную муху. Новинка получила название – Робомуха (robo-fly) и стала самым маленьким летающим роботом в мире.  Robo-Fly изготовлен из углеродного волокна. Весит ..
2013-05-3 2093 0 Технология
0
Ученым удалось вырастить мышцу человека
Американским специалистам впервые удалось вырастить человеческую мышцу в лабораторных условиях. Ученые из университета в США смогли вырастить мышцу человека. Как сообщают исследователи, она полностью соответствует всем функциональным и структурным параметрам. Ученые рассказали, что свои клинические испытания они проводили в различных лабораториях. ..
2015-01-16 3696 0 Технология
1
Ученые: новый гормон может влиять на настроение человека
Хорошо известный гормон крови ЭПО положительно влияет на мозг, после введения инъекции за короткий период времени. Это удалось установить в ходе исследований учёных. При попадании в организм, он способствует лучшему перемещению кислорода в крови, также повышая мотивацию, которая дает ..
2012-06-20 1367 0 Технология
0
Сосуды и кровь получили из клеток кожи коротким путем
Американским ученым удалось получить клетки сосудов и крови из фибробластов кожи, не превращая их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и управляя процессом с помощью единственного фактора транскрипции. Полученные клетки успешно применили для восстановления сердечной мышцы мышей после инфаркта. Результаты работы опубликованы в журнале Circulation. ..
2017-04-10 5620 0 Технология
0