Американские биотехнологи собрали небольшого робота из силикона и мускульных клеток сердца, напоминающего по своему внешнему облику медузу и способного плавать так же быстро, как и его живые аналоги, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology.
«Я был поражен, когда нам удалось с помощью всего нескольких компонентов — силиконовой основы и клеток — воспроизвести то, как настоящие медузы плавают и захватывают пищу. Кроме того, меня приятно удивило, как близко мы подошли к полноценной имитации реального живого существа, а также, что мы видим пути для дальнейшего улучшения свойств робота. Эволюция «не заметила» достаточно много хороших инженерных решений», — пояснил руководитель группы Джон Дабири (John Dabiri) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США).
Группа инженеров под руководством Дабири разработала робота-медузу, изучив физические принципы, которые задействованы в работе «реактивных двигателей» медуз.
Как объясняют ученые, эти желеобразные животные двигаются вперед, сжимая колокол своего тела и тем самым выталкивая воду в направлении, противоположном вектору движения. Данный процесс аналогичен тому, как сердце человека и других животных прокачивает кровь по сосудам кровеносной системы.
«В 2007 году я начал сомневаться в том, что мы правильно понимаем фундаментальные законы, управляющие работой мускульных помп. Я начал изучать морские организмы, которые используют такие мускулы для выживания. И тогда я увидел медузу в аквариуме Новой Англии (океанариум в Бостоне), и сразу заметил сходства и различия в том, как прокачивают жидкость мускулы человеческого сердца и «колокола» медузы», — добавил один из участников группы Кэвин Паркер (Kevin Parker) из Гарвардского университета (США).
Дабири, Паркер и его коллеги проанализировали структуру мускульных клеток, других частей тела медузы, проследили за движением потоков воды во время сокращения колокола и изучили другие особенности «реактивного двигателя» этих животных.
Авторы статьи использовали полученные знания для создания искусственного аналога медузы, робота «Medusoid». В качестве материала тела ученые использовали особую пористую разновидность силикона, из которой они изготовили восьмиконечное тело робо-медузы. Внутрь этого желе биотехнологи вставили небольшие полоски белков, повторявшие структуру мускулов реальной медузы, поверх которых они нарастили мускульные клетки, извлеченные из сердца крысы.
Затем ученые поместили робо-медузу в сосуд с соленой водой и вставили в него два электрода. К их удивлению, робот начал быстро плавать при подаче импульсов электричества в аквариум.
Повторно изучив результаты эксперимента, биотехнологи обнаружили, что медуза начала сокращаться еще до того, как авторы статьи подключили источник тока к электродам. По словам ученых, их детище плавает так же быстро, как и живые медузы аналогичных размеров.
«Как инженерам, нам нравится создавать вещи из железа, меди, бетона. Теперь я воспринимаю клетки как другой вид строительных материалов. Тем не менее, мы должны разработать очень точные спецификации для использования клеток для серьезных инженерных задач», — заключает Паркер.