Nas últimas duas décadas, a robótica alcançou resultados significativos. Robôs de quatro patas, robôs de rodas, manipuladores ultra-precisos - tudo isso é apenas parte da abundância de modelos que estamos observando agora. De todos os tipos de robôs, o maior interesse de pessoas comuns e cientistas talvez seja causado por sistemas humanóides. Agora, esses dispositivos estão ajudando ativamente as pessoas - eles são usados no setor hoteleiro, em desenvolvimentos científicos e militares, na vida cotidiana e na medicina. Um exemplo dos modelos mais avançados é o
Kenshiro e o
Eccerobot . Esses robôs têm um análogo de ossos e músculos (os desenvolvedores inicialmente planejavam repetir a estrutura do corpo humano), de modo que seus movimentos se parecessem com os humanos.
Como a anatomia desses robôs está próxima do original, alguns cientistas estão considerando a possibilidade de criar os chamados biorreatores a partir de tais sistemas. O objetivo de qualquer
biorreator é criar condições ideais para a vida útil das células e microorganismos nele cultivados, a saber, fornecer respiração, nutrição e drenagem de metabólitos misturando uniformemente os componentes gasosos e líquidos do conteúdo do biorreator. Este artigo é sobre sistemas de cultivo de tecidos para transplante em pacientes humanos. Embora os órgãos possam ser tomados para transplante de doadores, os médicos geralmente exigem tendões, ligamentos, ossos e cartilagens. Pouco a pouco, eles aprendem a cultivá-las, mas para colocar “produção em operação”, são necessários biorreatores onde os fragmentos de tecido podem ser cultivados de acordo com os parâmetros fornecidos.
Além disso, para que as propriedades de tais tecidos atendam aos critérios de transplante, elas precisam ser cultivadas sob certas condições, incluindo a presença de substâncias necessárias para o crescimento e uma certa carga mecânica ou estímulo mecânico, como esse fator também é chamado.
Infelizmente, isso não é tão simples, uma vez que o design dos biorreatores modernos é amplamente primitivo. Em um biorreator mecânico, a mistura é realizada com um misturador mecânico, o que leva a uma mistura insuficientemente uniforme, por um lado, e a morte de microrganismos, por outro. O modo de mistura pode ser alterado, mas é difícil definir esse tipo de reator como ideal. Os processos que ocorrem em um corpo real, incluindo cargas mecânicas, esses reatores não são capazes de se reproduzir. Como resultado, a qualidade dos tecidos cultivados sofre.
O design ideal do biorreator deve incluir a possibilidade de adicionar cargas mecânicas para várias direções, emular o modo de cargas mecânicas para tecidos de diferentes tipos, de acordo com a localização anatômica de tecidos específicos e a conformidade geral das condições para o crescimento de tecidos com as condições do corpo humano.
Segundo o biólogo Andrew Carr (Andrew Carr) e seus colegas, o design do biorreator deve repetir a anatomia do corpo humano - as partes dele para as quais os tecidos são cultivados. Portanto, robôs humanóides com um esqueleto e músculos que repetem a configuração do esqueleto e dos músculos de uma pessoa são a melhor opção.
Especialistas da Universidade de Tóquio propuseram sua própria versão desse sistema. Este é um
robô Kenshiro . Os japoneses trabalham com este projeto há cerca de 7 anos, melhorando significativamente o design do robô.
A configuração corporal deste sistema é semelhante à estrutura corporal de um menino japonês de 12 anos de idade. Sua altura é de 158 centímetros, peso - 50 kg. O corpo do robô está equipado com um conjunto quase completo de músculos, que uma pessoa também possui. No total, os cientistas adicionaram 160 músculos: 50 nas pernas, 76 no tronco, 12 nos ombros e 22 no pescoço. No momento, Keshiro é a repetição mais perfeita da anatomia humana em um robô.
O que é comum entre o biorreator e esse robô? Andrew Carra acredita que o Keshiro ou outros sistemas similares podem ser convertidos em biorreatores avançados. As células musculares
crescerão nos polímeros eletroativos dos músculos artificiais do robô. No processo de crescimento, novos tecidos serão submetidos a tensões mecânicas, para que as amostras resultantes atendam a todos os requisitos necessários. Da mesma forma, os cientistas vão cultivar outros tecidos, incluindo tendões e cartilagens.
O biorreator do futuro pode muito bem parecer um modelo do terminador T-800. Em uma estrutura de metal ou polímero, os tecidos humanos, incluindo músculos, cartilagem, ligamentos e pele, se acumulam gradualmente. Todo o robô ou seus elementos individuais se movem, de modo que os tecidos são submetidos às tensões mecânicas necessárias. Após um certo período de tempo, esses tecidos são removidos do esqueleto para transplante em um doador humano. Esses biorreatores eliminarão a necessidade de experimentos com animais em ensaios clínicos.
A propósito, no futuro distante, os eventos
podem se desenvolver de uma maneira diferente: as pessoas gradualmente se transformarão em robôs, ou melhor, em cyborgs.
DOI:
10.1126 / scirobotics.aam5666