Componenti bioibridi: Il tessuto muscolare fa camminare le gambe dei robot

Ricercatori giapponesi hanno collegato un tessuto muscolare coltivato in laboratorio a gambe artificiali, stimolandole a muoversi e controllandole. Utilizzando impulsi elettrici, il team guidato da Shoji Takeuchi dell'Università di Tokyo ha fatto camminare gli arti in miniatura in una vasca d'acqua, come riportato in una pubblicazione sulla rivista "Matter" del 26 gennaio 2024. Gli esperimenti forniscono indizi su come combinare componenti biologici e tecnici per costruire robot "bioibridi" più compatti ed efficienti.

In primo luogo, gli scienziati hanno coltivato cellule muscolari scheletriche in una piastra di Petri. Hanno poi attaccato i filamenti muscolari a due gambe flessibili in silicone lunghe diversi centimetri. Quando hanno sottoposto questa struttura a scosse elettriche mirate, il tessuto si è contratto e la coppia di gambe ha fatto piccoli passi in avanti. Le immagini e i video degli esperimenti sono più carini che spettacolari: su internet circolano immagini ben più impressionanti di macchine umanoidi tecnicamente avanzate. Questi robot ad alte prestazioni sono già in grado di camminare e di padroneggiare altre sequenze di movimenti complessi. Ma non sono affatto versatili come gli esseri umani. In particolare, non contengono componenti biologici che possano funzionare in modo più efficiente dal punto di vista energetico e del risparmio di spazio rispetto a quelli meccanici. Combinare le due cose potrebbe quindi portare progressi decisivi a lungo termine, anche se i primi tentativi appaiono ancora maldestri.

Il gruppo di ricerca di Takeuchi è considerato uno dei leader nel campo della robotica bioibrida e da tempo fa notizia con diversi sistemi di questo tipo, ad esempio già nel 2010 con sensori di odore di cellule di rana e nel 2013 con organi artificiali. Nel giugno del 2022 ha attirato l'attenzione anche una pubblicazione sulla pelle autorigenerante coltivata che racchiudeva un dito robotico. Questo ha evocato associazioni con la serie di film "Terminator" con il suo robot assassino fatto di "tessuto vivente su un endoscheletro metallico".

Le gambe bioibride fanno piccoli passi

Le immagini del nuovo sviluppo del laboratorio di Tokyo, tuttavia, mostrano quanto queste idee siano lontane dalla realtà. Affinché le gambe giocattolo si contraggano, i sottili filamenti muscolari devono essere stimolati elettricamente manualmente per ogni passo. L'impulso arriva da un cavo di alimentazione ogni cinque secondi, per cui gli arti coprono a malapena più di cinque millimetri in un minuto. Impiegano altrettanto tempo per compiere una curva di 90 gradi. Sono sospesi in una vasca d'acqua, poiché i muscoli dipendono da un risciacquo costante. Per ottenere un tessuto più spesso e forte che funzioni anche in aria, un sistema circolatorio integrato dovrebbe portare i nutrienti alle cellule. Secondo un comunicato stampa, il team di Takeuchi sta progettando di integrare gli elettrodi nel robot per una stimolazione più rapida e mirata e sta lavorando anche sull'apporto di nutrienti. Per il momento, tuttavia, la ricerca sugli organismi cibernetici sta facendo solo progressi lenti e incrementali.

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