Попеие је шпинат постао познат као поврће за изградњу мишића. Али поврће ће вас једног дана можда учинити јачим без да га поједете - када их научници употребе за изградњу нове класе вештачких мишића. Ове недеље је тим на Тајвану представио позлаћене ћелије лука које показују обећање за ширење, уговарање и флексирање у различитим смеровима, попут правог мишићног ткива.
Сличан садржај
- Овај лук никада неће заплакати
- Овај робот има боље мишиће него ти
Вештачки мишићи имају широк спектар могућих примена, од помагања повређеним људима до напајања робота, и постоји пуно начина да се покушају изградити. Прошле године, на пример, научници су развили скуп вештачких мишића из једноставне риболовне линије која је могла подићи 100 пута више од људских мишића исте величине и тежине. Али још увек није постојао јасан супериорни начин израде лажног мишића.
"Постоје вештачки мишићи развијени помоћу еластомера, легуре меморије у облику, пиезоелектричних композита, јоно проводљивих полимера и угљеничних наноцеви", каже Вен-Пин Схих са Националног универзитета у Тајвану у Тајпеју. „Механизми и функције покрета веома су разнолики.“ Неки типови вештачких мишића покрећу притисак, као на пример у пнеуматским системима, док други стварају кретање кроз температурне промене или електричне струје.
Велики изазов за произвођаче вештачких мишића представља успостављање њихових материјала да се истовремено савијају и савијају, као што то раде и прави мишићи. Када неко сагне класичну позицију „направи мишић“, на пример, свој се бицепс стеже, али се такође савија према горе како би подигао подлактицу. Схих и његове колеге покушали су да направе вештачки мишић који би се могао истовремено савијати и стезати, и открили су да су структура и димензије лука коже веома сличне микроструктури коју су имали на уму.
Да би постало љуто поврће на тест, Схихова група је прво узела један слој епидермалних ћелија из свежег и огуљеног лука и испрала га чистом водом. Тада је тим лубеницом сушен лук уклонио воду, а притом је ћелијски зид остао нетакнут. Тај процес је микроструктуру претворио у круту и крхку, па су лук третирали киселином да би уклонили протеин који учвршћује ћелије, назван хемицелулоза, и вратили еластичност.
Слојеви лука су направљени да се крећу попут мишића претварајући их у електростатички актуатор. То је значило да их обложи златним електродама, које спроводе струју. Злато се наноси у две дебљине - 24 нанометара на врху и 50 нанометара на дну - да би се створиле различите крутости савијања и омогућило да се ћелије савијају и истежу на реалан начин. Ово се лепо уклапа у природну склоност лука да се савија у различитим правцима када је изложена различитим напонима због електростатичке привлачности.
Тим је од ћелија лука направио мишиће попут пинцете. (Схих Лаб, Национални универзитет на Тајвану) Нижи напони од 0 до 50 волти узроковали су да се ћелије издуже и спљоште са своје првобитне закривљене структуре, док већи напони од 50 до 1000 волти узрокују да се вегетаријански мишић стегне и савије према горе. Контролишући ове напоне како би варирали мишићне покрете, два од ароме лука коришћена су као пинцета за држање мале памучне куглице, Схих и колеге су ове недеље извештавали у Леттерс Апплиед Пхисицс .
Али за тај успех је био потребан релативно висок напон, што Схих назива главним недостатком концепта до данас. Нижи напони су потребни за контролу мишића помоћу сићушних батерија или компоненти микропроцесора, који би боље одговарали напајању имплантатима или деловима робота. „Морат ћемо боље разумјети конфигурацију и механичка својства ћелијских зидова да бисмо лакше превазишли овај изазов, “ напомиње он.
Ћелијске ћелије пружају неке предности у односу на претходне покушаје употребе живих мишићних ћелија за стварање вештачког ткива, каже Схих. „Узгајање ћелија да формирају део мишићног ткива за генерисање снаге повлачења и даље је веома изазовно“, каже Схих. „Људи су и раније покушавали да користе живе мишиће. Али онда како одржати мишићне ћелије живим постаје проблем. Користимо биљне ћелије јер ћелијске стијенке пружају мишићну снагу да ли су ћелије живе или не. "
Издржљивост је проблем, додуше: Позлаћивање је помогло да се заштите лучни мишићи, али влага и даље може да продре у њихове ћелијске зидове и промени својства материјала. Схих има идеју да се ухвати у коштац са овим проблемом, који би ускоро могао да буде тестиран. "Могли бисмо премазати вештачки мишић лука врло танким слојем флуора", каже он. "То ће вештачки мишић учинити непропусним за влагу, али неће променити мекоћу уређаја."
