Verbeterde robotvinger met levend spierweefsel houdt het langer vol

Japanse onderzoekers hebben een robotvinger ontwikkeld met levende spieren die een week lang blijven functioneren. Nooit eerder hield spierweefsel in zogenoemde biohybride robot het zo lang vol, zonder te krimpen of functies te verliezen.

Biohybride robots bestaan gedeeltelijk uit kunstmatige materialen, zoals plastic en metaal en gedeeltelijk uit organische, levende materialen, zoals spieren. ‘Het levende weefsel is licht en energie-efficiënt’, zegt Shoji Takeuchi van de universiteit van Tokyo. ‘Dat maakt ze zachter en soepeler.’

Spier op een chip

Twee biohybride robotvingertjes kunnen samen een raampje optillen. Bron: Shoji Takeuchi, Institute of Industrial Science, universiteit van Tokyo.

De Japanse biohybride robotvinger kan een goed model zijn om de werking van spieren te bestuderen. En de techniek kan gebruikt worden om een ‘spier-op-een-chip’ te ontwikkelen. Dit is vergelijkbaar met ‘organen op een chip’, waarbij van levende cellen een mini-orgaantje gemaakt wordt. Met deze mini-weefsels kunnen bijvoorbeeld de effecten van een nieuw medicijn op bepaalde delen van het lichaam getest worden. Dit kan in de toekomst het ongewenste proefdieronderzoek vervangen, zegt Takeuchi.

De spiertjes van de robotvinger hielden het een week uit. Dat is uitzonderlijk. Meestal krimpt spierweefsel al na korte tijd en functioneert het niet meer. De Japanse onderzoekers kregen dit voor elkaar dankzij een nieuwe methode om het spierweefsel te maken. Hierbij gebruikten ze geen volgroeide spiercellen maar myoblasten, cellen die kunnen uitgroeien tot spiercellen.

De Japanse onderzoekers kweekten de spiertjes door velletjes van hydrogel gevuld met myoblasten op elkaar te stapelen. Vervolgens groeide dit in het laboratorium uit tot kleine skeletspiertjes.

Hallo robot
LEESTIP Hallo robot vertelt verhalen over de wetenschap en techniek achter de robots. Hoe werken ze? Wat kunnen ze? Wat kunnen ze niet? Wat willen we van ze? Hoe ver zijn ze al gekomen en wat belooft dat voor de toekomst? Bestel in onze webshop

Buigen en strekken

Twee van deze spierweefselstructuren werden bevestigd aan weerszijden van een klein robotskeletje. Aan het skeletje zitten elektroden waarmee een impuls aan de spieren gegeven kan worden. De spiertje trekken op commando samen als er een spanning aangebracht wordt over het spierweefsel. Zo kan het robotvingertje bewegen.

De twee spierweefsels vormen een antagonistisch paar, dat bestaat uit een buig- en een strekspier. Vergelijkbaar met de biceps en triceps in je bovenarm.

Deze antagonistische constructie helpt ook om het gekweekte spierweefsel langer intact te houden. ‘Het paar gaat het krimpen tegen doordat de spieren spankracht op elkaar uitoefenen’, zegt Takeuchi.

De vinger kan strekken en buigen onder een hoek van 90 graden. En de spiertjes van de robotvingertjes bleken sterk genoeg om kleine taakjes uit te voeren. Zo lieten de onderzoekers een robotje een ring oppakken en verplaatsen. En twee robotjes konden samen een vierkant raampje optillen.

Nu dit gelukt is willen de onderzoekers meer spiertjes combineren om zo de wisselwerking tussen verschillende spieren in bijvoorbeeld een hand of arm na te bootsen.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Over de auteur

Dorine Schenk

Dorine Schenk is freelance wetenschapsjournalist voor o.a. NRC en New Scientist. Ze studeerde (astro-)deeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam. Daarnaast houdt ze van hardlopen. Volg haar op Twitter via @dorineschenk.



Plaats een reactie