Инженеры Массачусетского технологического института создали тонкого плавательного робота, приводимого в движение живыми мышечными клетками. Устройство реагирует на вспышки света и способно менять направление движения в воде. О разработке сообщает SciTechDaily.
Робот имеет длину и ширину примерно с жевательную резинку, а его основа выполнена из двух гибких половин гелевого каркаса. Каждая из них служит плавником и покрыта слоем мышечных клеток, генетически изменённых для сокращения под воздействием света. Толщина ткани меньше толщины человеческого волоса.
Освещение одного плавника заставляет клетки одновременно сокращаться, изгибая гель и отталкивая воду. Если направить свет на противоположную сторону, меняется направление силы. Управляя тем, какой плавник освещается и как часто происходят вспышки, исследователи регулируют курс и скорость робота.
В большой чашке Петри устройство следовало за источником света, которым управляли вручную, и проходило простой водный лабиринт. На максимальной скорости робот преодолевал расстояние, примерно в четыре раза превышающее длину его корпуса, за одну минуту. Для сравнения, олимпийские пловцы способны проплывать до 65 длин тела в минуту, а медленно движущаяся бычья акула — примерно столько же, сколько робот.
Чтобы усилить работу тонкого мышечного слоя, команда изменила состав, жёсткость и рельеф поддерживающего каркаса. Вместо фибрина, слишком мягкого материала, использовали метакрилат желатина (GelMA), а для роста клеток сделали квадратные канавки. В них клетки лучше выстраивались, сливались в волокна и создавали более сильную и согласованную ткань.
Каркас из GelMA толщиной около 0,5 миллиметра оказался достаточно прочным для поддержки мышц, но сохранил лёгкость и гибкость. После серии тренировок вспышками света клетки разместили на обеих сторонах основы, получив два независимо управляемых плавника. Авторы считают, что в дальнейшем смогут усовершенствовать форму корпуса для увеличения скорости, а сам робот потенциально может использоваться для экологического мониторинга водных сред.