تحریک عضلات مصنوعی به وسیله‌ی نور برای زیست ربات‌ها

به تازگی دانشمندان در دانشگاه ایلینویز موفق به ساخت عضلات مصنوعی شده‌اند که بوسیله‌ی نور تحریک می‌شوند. این پژوهشگران پیش از این نیز اقدام به ساخت عضلات مصنوعی کرده بودند که به وسیله‌ی میدان الکتریکی تحریک می‌شدند. این بار اما تحریک با نور مورد توجه این پژوهشگران قرار گرفته است تا مشکلات ناشی از میدان الکتریکی در کاربرد این عضلات رفع شود.

هر یک از این دستگاه‌های کوچک طولی در حدود ۷ میلی متر تا ۲ سانتی متر دارند و از اسکلتی از جنس هیدروژل که به صورت چاپ سه بعدی ساخته شده است که حلقه‌ای از بافت عضله‌ی ساخته شده با روش مهندسی زیستی به دور آن قرار گرفته است.

این بافت زیستی از سلول‌های موش رشد داده شده است. سلول‌هایی که ژن اضافه‌ای دارند، موجب تحریک شدن سلول و انقباض عضلات پس از قرار گیری برابر نور آبی می‌شود. پس از ساخته شدن عضله آن را برابر پالس‌هایی از نور قرار می‌دهند تا در اثر پرتو نوری رشد کرده و قدرتمندتر شوند. این کار موجب می‌شود که عملکرد آن‌ها زمانی که بر روی دستگاه قرار می‌گیرند بهبود یافته و برای حرکت مناسب تنها به اعمال نور نیاز باشد. در حقیقت این بافت مهندسی شده این امکان را فراهم می‌آورد که با ساخت اسکلتی پیچیده‌تر و به کارگیری تعداد بیشتری از این عضلات حرکت‌های پیچیده‌تری را نیز از دستگاه‌های این چنینی به دست آورد.

اگرچه میدان الکتریکی نیز به خوبی می‌توانست این عضلات را به حرکت در آورد ولی به کار بردن نور مزیت‌هایی دارد که حرکت به سمت آن‌ها را توجیه پذیر می‌کرد. برای مثال سلول‌های زنده در اثر قرارگیری در میدان الکتریکی امکان آسیب داشتند در حالی که نور آبی برای سلول کاملا بی‌خطر است. از طرف دیگر به کار بردن نور این مزیت را دارد که می‌توان آن را بر روی بخش خاصی از سلول‌ها متمرکز کرد و تنها سلول‌های مورد نظر را تحریک کرده و به حرکت در آورد. این مورد به ویژه در کاربردهای عملی که نیاز به کنترل دقیق دستگاه است اهمیت پیدا می‌کند. البته این نکته را هم باید در خاطر داشت که میدان الکتریکی کل سلول‌ها را به یکباره به حرکت در می‌آورد در حالی که به دست آوردن چنین حالتی به وسیله‌ی نور دشوار خواهد بود.

با این همه انعطاف پذیری و آزادی عملی که نور برای طراحی و حرکت دستگاه فراهم می‌آورد ضمن بی خطر بودن آن مزیت مهمی به شمار می‌آید که برای وارد کردن این سلول‌ها برای کاربردهایی همچون رساندن دارو یا ریزربات‌های زیستی که عملیات‌های خاصی را به انجام برسانند اهمیت زیادی پیدا می‌کند.