機(jī)械手指上“長出”活體人類皮膚

科技日報北京6月9日電  (實習(xí)記者張佳欣)無論是《終結(jié)者》中的反派T-800還是《機(jī)械戰(zhàn)警》中的英雄警察亞歷克斯·墨菲，由生物和人造材料制成的生物混合機(jī)器人一直是許多科幻夢想的中心。最近，日本科學(xué)家在機(jī)器人身上制作出“活的”類人皮膚，讓人們離科幻目標(biāo)又近了一步。9日發(fā)表在《物質(zhì)》雜志上的一種新方法，不僅為機(jī)械手指提供了人類皮膚般的質(zhì)感，還具有防水和自愈功能。

該研究論文第一作者、日本東京大學(xué)教授竹內(nèi)昌次說，直接從培養(yǎng)液中取出來的手指看起來像在微微“冒汗”，由于手指是由電機(jī)驅(qū)動的，因此看起來像真手指一樣，機(jī)械手指還會發(fā)出咔噠聲。

讓機(jī)器人看起來像人類一樣，是類人機(jī)器人的首要任務(wù)之一。為了有效地用皮膚細(xì)胞覆蓋機(jī)器人表面，研究人員建立了一種組織模塑方法，直接模塑機(jī)器人周圍的皮膚組織，從而在其手指上無縫覆蓋皮膚。

他們首先將這種機(jī)械手指浸入一個裝有膠原蛋白和人真皮成纖維細(xì)胞溶液的圓柱模具中，這兩種物質(zhì)是構(gòu)成皮膚結(jié)締組織的主要成分。竹內(nèi)昌次說，由于膠原蛋白和成纖維細(xì)胞混合物具有自然收縮趨勢，使其緊密結(jié)合在手指上，這一層為下一層的人類表皮角質(zhì)形成細(xì)胞提供了統(tǒng)一的基礎(chǔ)。這些細(xì)胞占皮膚最外層的90%，使機(jī)械手指的皮膚具有人類皮膚的質(zhì)地和保濕屏障特性。

當(dāng)機(jī)械手指彎曲或伸展時，皮膚有足夠的力量和彈性來承受動態(tài)運動。最外層足夠厚，可用鑷子提起，并且防水，這為其執(zhí)行特定任務(wù)，如處理帶電的微小泡沫塑料提供了多種優(yōu)勢。當(dāng)受傷時，該皮膚甚至可在膠原蛋白繃帶的幫助下像人類一樣自我愈合，膠原蛋白繃帶逐漸變成皮膚并可經(jīng)受住反復(fù)的關(guān)節(jié)運動。

研究人員表示，這一成果只是創(chuàng)造活體皮膚機(jī)器人的第一步。通常人造皮膚比自然皮膚弱得多，如果沒有持續(xù)的營養(yǎng)供應(yīng)和廢物清除機(jī)制，就無法長期維持。接下來，研究團(tuán)隊計劃解決這些問題并在皮膚中融入更復(fù)雜的功能結(jié)構(gòu)，如感覺神經(jīng)元、毛囊、指甲和汗腺。

【總編輯圈點】

機(jī)器人名為機(jī)器，卻不一定是冰冷生硬、動作機(jī)械的，柔軟靈活的仿生機(jī)器人近年來層出不窮，不過，能夠有毛囊毛孔，有皮膚指甲，還會微微冒汗的機(jī)器手，依然是個中翹楚。盡管這種“機(jī)器人”目前還只是一截手指，但在此基礎(chǔ)上，將研制出外觀和功能極其肖似人類的機(jī)器人——像人一樣活動，有人的行為。它可以非常敏銳地根據(jù)“聽”到的聲音做出回應(yīng)，也能對“碰”到人和物觸覺反應(yīng)更加靈敏，這將是類人機(jī)器人的最高目標(biāo)。

作者：張佳欣

責(zé)編：盧智彬

來源：科技日報