محبوبه ستارزاده
خبرنگار

دانشمندان همواره به دنبال توسعه پروتزهایی واقعی‌تر برای افرادی هستند که از قطع عضو رنج می‌برند. حالا تیمی از محققان حوزه علم روباتیک و زیست‌شناسی دانشگاه Waseda ژاپن با همکاری یکدیگر، موفق به مهندسی بزرگترین دست «بیوهیبرید» و روباتیک چندمفصلی شده‌اند که توسط بافت ماهیچه‌ای زنده حرکت می‌کند.

حرکت مستقل 5 انگشت دست روباتیک
محققان برای ساخت این دست بیوهیبرید، از رشته‌های نازکی از بافت ماهیچه‌ای رشد یافته در آزمایشگاه استفاده کردند که به شکل رول‌های سوشی‌مانند در کنار هم قرار گرفته‌اند تا به انگشتان، قدرت کافی برای انقباض بدهند. این دست از یک پایه پلاستیکی با چاپ سه بعدی ساخته شده که تاندون‌های بافت عضلانی انسان را به حرکت در می‌آورد. پیش از این، دستگاه‌های بیوهیبرید معمولاً در مقیاس بسیار کوچک‌تر (حدود یک سانتی‌متر) ساخته می‌شدند که محدود به حرکات ساده‌تر و همچنین تک‌مفصلی بودند. اما این دست بیوهیبرید 18 سانتی‌متری دارای انگشت‌های چندمفصلی است. اندازه کف دست این سیستم روباتیک، 6 سانتی‌متر است و هر پنج انگشت قادر به حرکت مستقل برای ایجاد یک ژست‌ یا گرفتن اشیا هستند.در این پروژه، چهارچوب اسکلتی و ماهیچه‌های مصنوعی در حالی که در محلول کشت داخل یک مخزن غوطه‌ور هستند، فعالیت می‌کنند. ماهیچه‌های مصنوعی به دنبال تحریک با الکتریسیته، منقبض می‌شوند و تارهای ظریفی را می‌کشند که انگشتان را خم می‌کنند. این سیستم عملاً خستگی عضلات انسان را تقلید می‌کند به این معنا که پس از حدود 10 دقیقه حرکت، عضلات ضعیف می‌شوند، اما با جذب قند از محلول آزمایشگاهی، دوباره می‌توانند منقبض شوند.

یک دستاورد کلیدی
دستاورد کلیدی در این تحقیق، توسعه محرک‌های چندگانه بافت عضلانی (MuMuTAs) بوده است. پروفسور «شوجی تاکوچی» در این باره گفت: این محرک‌ها، رشته‌های نازکی از بافت ماهیچه‌ای هستند که در یک محیط کشت رشد کرده و سپس به صورت یک بسته نرم‌افزاری مانند رول سوشی پیچیده می‌شوند تا هر تاندون را بسازند. ایجاد این محرک‌ها یک موفقیت بزرگ برای رفع چالش‌های قبلی ما محسوب می‌شود. این طراحی تضمین می‌کند که هر رشته نازک بافت ماهیچه‌ای، مواد مغذی کافی را دریافت می‌کند تا از نِکروز جلوگیری شود.
به گفته وی، رشد بافت ماهیچه‌ای ضخیم مورد نیاز برای حرکت دادن اندام‌های بزرگتر، در آزمایشگاه دشوار است، زیرا ممکن است به دلیل نرسیدن مواد مغذی کافی به مرکز عضله، بافت دچار نِکروز و مردگی شود. اما در این روش، چندین بافت عضلانی نازک در کنار هم قرار گرفتند تا به عنوان یک عضله بزرگتر عمل کنند و عملاً این تیم موفق شد تاندون‌هایی با قدرت کافی ایجاد کند.
در واقع محققان با ادغام این محرک‌ها با یک ساختار اسکلتی روباتیک، موفق شدند حرکات پیچیده انگشتان از جمله توانایی تکرار حرکات و برداشتن اشیای کوچک را با دقت نشان دهند. هرچند این دست هنوز نمی‌تواند اجسام سنگین‌تر را بگیرد یا بلند کند، اما این یافته تازه می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت گسترده در تولید اندام‌های مصنوعی عضلانی شود. این فناوری می‌تواند در پروتزهای پیشرفته استفاده شود و به عنوان ابزاری برای درک نحوه عملکرد بافت‌های عضلانی در سیستم‌های بیولوژیکی و همچنین آزمایش روش‌های جراحی یا داروهایی که بافت‌های عضلانی را هدف قرار می‌دهند، عمل کند. همچنین می‌توان از چنین مدل‌هایی برای آزمایش داروهای در دست تولید بهره گرفت.