Selama beberapa dekade terakhir, robotika telah mencapai hasil yang signifikan. Robot berkaki empat, robot beroda, manipulator ultra-presisi - semua ini hanya bagian dari banyaknya model yang sekarang kita amati. Dari semua jenis robot, minat terbesar orang awam dan ilmuwan mungkin disebabkan oleh sistem humanoid. Perangkat seperti itu sekarang secara aktif membantu orang - mereka digunakan dalam bisnis hotel, dalam perkembangan ilmiah dan militer, dalam kehidupan sehari-hari dan kedokteran. Contoh dari model yang paling canggih adalah
Kenshiro dan
Eccerobot . Robot-robot ini memiliki analog tulang dan otot (para pengembang awalnya berencana untuk mengulangi struktur tubuh manusia), sehingga gerakan mereka menyerupai yang manusia.
Karena anatomi robot-robot ini dekat dengan aslinya, beberapa ilmuwan sedang mempertimbangkan kemungkinan menciptakan apa yang disebut bioreaktor dari sistem tersebut. Tujuan dari setiap
bioreaktor adalah untuk menciptakan kondisi yang optimal bagi kehidupan sel dan mikroorganisme yang dibiakkan di dalamnya, yaitu, untuk memberikan respirasi, pasokan daya dan penghilangan metabolit dengan mencampur secara seragam komponen gas dan cairan dari isi bioreaktor. Artikel ini adalah tentang sistem pertumbuhan jaringan untuk transplantasi pada pasien manusia. Sementara organ dapat diambil untuk transplantasi dari donor, dokter sering memerlukan tendon, ligamen, tulang, dan tulang rawan. Sedikit demi sedikit mereka belajar menumbuhkannya, tetapi untuk membuat “produksi tetap mengalir”, bioreaktor diperlukan di mana fragmen jaringan dapat tumbuh sesuai dengan parameter yang diberikan.
Selain itu, agar sifat-sifat jaringan tersebut memenuhi kriteria untuk transplantasi, mereka perlu ditanam dalam kondisi tertentu, termasuk keberadaan zat yang diperlukan untuk pertumbuhan dan beban mekanis tertentu atau stimulasi mekanis, sebagaimana faktor ini juga disebut.
Sayangnya, ini tidak begitu sederhana, karena desain bioreaktor modern sebagian besar primitif. Dalam bioreaktor mekanik, pencampuran dilakukan dengan pencampur mekanis, yang menyebabkan pencampuran yang tidak merata di satu sisi, dan kematian mikroorganisme di sisi lain. Mode pencampuran dapat diubah, tetapi sulit untuk menyebut jenis reaktor ini optimal. Proses yang terjadi dalam benda nyata, termasuk beban mekanis, reaktor semacam itu tidak dapat mereproduksi. Akibatnya, kualitas jaringan yang tumbuh menderita.
Desain bioreaktor yang optimal harus mencakup kemungkinan penambahan beban mekanis untuk berbagai arah, meniru mode beban mekanis untuk jaringan dari berbagai jenis, sesuai dengan lokasi anatomi jaringan tertentu dan kepatuhan umum kondisi untuk jaringan yang tumbuh dengan kondisi dalam tubuh manusia.
Menurut ahli biologi Andrew Carr (Andrew Carr) dan rekan-rekannya, desain bioreaktor harus mengulangi anatomi tubuh manusia - bagian-bagiannya tempat jaringan tumbuh. Oleh karena itu, robot humanoid dengan kerangka dan otot yang mengulangi konfigurasi kerangka dan otot seseorang adalah pilihan terbaik.
Spesialis dari Universitas Tokyo telah mengusulkan versi mereka sendiri dari sistem semacam itu. Ini adalah
robot Kenshiro . Orang Jepang telah bekerja dengan proyek ini selama sekitar 7 tahun, secara signifikan meningkatkan desain robot.
Konfigurasi tubuh sistem ini mirip dengan struktur tubuh bocah Jepang berusia 12 tahun. Tingginya 158 cm, berat - 50 kg. Tubuh robot dilengkapi dengan satu set otot yang hampir lengkap, yang juga dimiliki seseorang. Secara total, para ilmuwan menambahkan 160 otot seperti itu: 50 di kaki, 76 di dada, 12 di bahu, 22 di leher. Saat ini, Keshiro adalah pengulangan anatomi manusia yang paling sempurna dalam sebuah robot.
Apa yang umum antara bioreaktor dan robot ini? Andrew Carra percaya bahwa Keshiro atau sistem serupa lainnya dapat dikonversi menjadi bioreaktor canggih. Sel otot
akan tumbuh pada polimer elektroaktif dari otot buatan robot. Dalam proses pertumbuhan, jaringan baru akan mengalami tekanan mekanis, sehingga sampel yang dihasilkan akan memenuhi semua persyaratan yang diperlukan. Demikian pula, para ilmuwan akan menumbuhkan jaringan lain, termasuk tendon dan tulang rawan.
Bioreaktor masa depan mungkin terlihat seperti model terminator T-800. Pada kerangka logam atau polimer, jaringan manusia, termasuk otot, tulang rawan, ligamen, dan kulit, secara bertahap menumpuk. Seluruh robot atau elemen individualnya bergerak, sehingga jaringan mengalami tekanan mekanis yang diperlukan. Setelah periode waktu tertentu, jaringan ini dikeluarkan dari kerangka untuk transplantasi ke donor manusia. Bioreaktor semacam itu akan menghilangkan kebutuhan percobaan dengan hewan dalam uji klinis.
Ngomong-ngomong, di masa depan yang jauh, peristiwa
dapat berkembang dengan cara yang berbeda: orang secara bertahap akan berubah menjadi robot, atau lebih tepatnya, menjadi cyborg.
DOI:
10.1126 / scirobotics.aam5666