Nagemaakte huid voor robots kan zichzelf herstellen
WETENSCHAP
TOKIO
Wetenschappers van de universiteit van Tokio zijn erin geslaagd om een robotvinger te bekleden met nagemaakte mensenhuid. En die kan zich zelfs herstellen bij een ‘wondje’.
Mensachtige robots die vandaag al bestaan in de dienstverlening of in de gezondheidssector, worden soms bekleed met een siliconenhuid, maar die wekt bij de meeste mensen een raar gevoel op. Het team van professor Shoji Takeuchi van de universiteit van Tokio is al een stapje verder. Zij ontwikkelden een methode waarmee ze een robotvinger konden bekleden met nagemaakte mensenhuid. Niet alleen de textuur is anders dan silicone, de kunsthuid is ook waterafstotend en kan zichzelf herstellen.
Huidvellen
“De vinger ziet er voorlopig nog een beetje zweterig uit. Hij komt rechtstreeks uit het kweekmedium”, zegt professor Shoji Takeuchi. Eerdere pogingen om levende ‘huidplaten’ voor robots te maken, hebben slechts beperkt succes gehad. De uitdaging is om ze aan te passen aan dynamische objecten met oneffen oppervlakken. “Volgens de oude methode heb je een vakman nodig die de huidvellen kan snijden en op maat kan maken”, zegt Takeuchi. “Wij hebben een methode ontwikkeld waarbij huidweefsel direct rond de robot gevormd wordt. Dat resulteerde in een naadloze huidbedekking op een robotvinger.” Om deze huid te maken, dompelde het team de robotvinger eerst onder in een oplossing van collageen en dermale fibroblasten, de twee belangrijkste componenten die het bindweefsel van de menselijke huid vormen. Het succes van de studie ligt in de natuurlijke neiging tot krimpen van dit mengsel. Het kromp en sloot zo nauw aan aan de vinger. Net als verfprimers vormde deze laag een basis waar de volgende laag cellen - menselijke epidermale keratinocyten - zich aan kan vasthouden. Deze cellen vormen 90% van de buitenste huidlaag en geven de robot een huidachtige textuur.
De bewerkte huid had genoeg kracht en elasticiteit om bewegingen op te vangen terwijl de robotvinger krulde en rekte. De buitenste huidlaag is dik genoeg om te worden opgetild met een pincet en is waterafstotend. Die eigenschappen bieden verschillende voordelen bij het uitvoeren van taken, zoals het hanteren van elektrostatisch geladen piepklein polystyreenschuim, een materiaal dat vaak in verpakkingen wordt gebruikt. Bij verwonding (lees: beschadiging) kon de bewerkte huid zelfs genezen, net zoals bij mensenhuid. Dat gebeurde met behulp van een collageenverband dat geleidelijk in de kunsthuid veranderde en achteraf ook aan herhaalde gewrichtsbewegingen kon weerstaan.
Zweetklieren
“We zijn verrast door hoe goed het huidweefsel zich aanpast aan het oppervlak van de robot”, zegt Takeuchi. “Maar dit is nog maar de eerste stap.” De ontwikkelde huid is veel zwakker dan de natuurlijke huid en kan niet lang overleven zonder constante toevoer van voedingsstoffen en het verwijderen van afval. Takeuchi en zijn team willen eerst dat probleem oplossen en later meer geavanceerde functionele structuren in de huid opnemen. Denk aan sensorische neuronen, haarzakjes, nagels en zweetklieren. “Ik denk dat echt levende huid de ultieme oplossing is om robots het uiterlijk en het tastgevoel van levende wezens te geven”, aldus Takeuchi.