Створені штучні м’язи, виготовлені з натуральних компонентів

Група дослідників з університету Фрайбурзького (University of Freiburg) створила новий тип штучних м’язів, які повністю виготовлені з білків і органічних сполук природного походження. У відповідь на зовнішні стимули ці м’язи скорочуються, так само як і живі прототипи, і це дозволить використовувати цю технологію не тільки в робототехніці, але і для створення протезів і імплантатів наступних поколінь.

Майже всі штучні м’язи, про які нам доводилося чути раніше, мають аж надто «штучну природу», найчастіше вони виготовляються з різних видів пластмас, нейлону, гуми та навіть вуглецевих нанотрубок. Такі пристрої ідеально підходять для роботів та різних автоматичних пристроїв, але використання техногенних матеріалів робить їх несумісними із тканинами людського тіла.

Проблему біологічної сумісності дослідники з університету Фрайбурзького вирішили шляхом використання еластину, білка природного походження, який надає тканинам шкірних покривів, кровоносних судин їх еластичність. Однак дослідники провели деякі зміни у структурі білка, які зробили його чутливим до двох зовнішніх факторів – до зміни температури та кислотності навколишнього середовища. При цьому вплив одного з факторів призводить до скорочення м’язів, а другий викликає зворотну дію — їх розслаблення.

Зрештою, на світ з’явився біологічний штучний м’яз, що приводиться в дію сульфідом натрію, який є продуктом «коливальної» хімічної реакції. Для запуску всього процесу використовується підвищення температури до точки вище 20 градусів Цельсія, що викликає періодичні зміни рівня pH, що змушують м’яз то скорочуватися, то розслаблятися.

Зміни температури навколишнього середовища проживання і концентрації компонентів для хімічних реакцій дозволяє реалізувати дуже точне управління процесом скорочення штучних м’язів. Також вчені розробили ряд алгоритмів управління, які дозволять здійснювати певні дії пристрою, що складається з кількох штучних м’язів, встановлених у різних напрямках.

Поряд із застосуванням в області так званої «м’якої робототехніки», такий вид біологічно сумісних з деякими видами природних тканин штучних м’язів може бути використаний для створення пристроїв, що імплантуються, які не будуть відторгатися людським організмом. «У майбутньому ми збираємося доопрацювати матеріал штучних м’язів таким чином, що він стане чутливим до деяких додаткових факторів, таких як концентрація певних солей у навколишньому середовищі» — пишуть дослідники, — «Також ми плануємо змінити «джерело енергії» для біологічних штучних м’язів, ми плануємо перевести їх на харчування деякими амінокислотами, які можуть бути легко отримані з біомаси». Джерело