Il pesce bionico è controllato con la luce

Pastinaca robotica realizzata con cuore di ratto, alghe e pinne di plastica.

di Ryan Cross

Scienziati hanno realizzato una pastinaca robotica facendo uso del muscolo cardiaco di un ratto, uno scheletro d’oro, pinne di plastica e proteine di alghe fotosensibili. Alla guida del progetto, descritto sulla rivista Science, abbiamo Sung-Jin Park, secondo cui il piccolo robot, lungo 16 millimetri, si costruirebbe in una settimana: il tempo necessario a far crescere le cellule del muscolo cardiaco nel pesce artificiale. Park lavora al Kevin Kit Parker’s Lab della Harvard University, da cui 4 anni fa originò una medusa robot bio-ibrida.

“Non c’era modo di controllare la medusa,” racconta Park mentre descrive come ha superato il problema nel caso della pastinaca. Sung-Jin Park e colleghi hanno plasmato il proprio robot bio-ibrido sul modello del movimento ondulatorio di una piccola razza. Secondo Keith Moored, ingegnere meccanico della Lehigh University di Bethlehem, in Pennsylvania, mante e compagnia sarebbero nuotatrici molto efficienti, ed imitare il loro moto subacqueo promette grandi possibilità di risparmio energetico.

Le pastinache robotiche sono composte di 4 strati su di una lega in titanio. Si taglia con il laser uno strato di polimero elastico della forma del pesce, seguito da un sottile scheletro in oro. Lo scheletro viene quindi ricoperto da un secondo strato in polimero elastico prima che le cellule del muscolo cardiaco possano essere seminate. Una volta attivate le cellule del muscolo cardiaco, il segnale che ordina alle cellule di contrarsi si diffonde in maniera lineare.

Park ha allineato le cellule cardiache lungo le pinne della pastinaca secondo uno schema sinuoso a zig zag. Questo disegno permette alle pinne di muoversi con un moto ondulatorio man mano che le contrazioni si diffondono da un lato all’altro. Il robot non è ovviamente una copia perfetta dell’animale a cui si ispira. I suoi muscoli possono contrarsi solo verso il basso e si affida all’elasticità dello scheletro in oro per riportare le pinne in posizione, laddove i pesci sono dotati di un muscolo apposito. I muscoli sono controllati facendo uso di una tecnica chiamata optogenetica.

Non si tratta del primo robot del suo genere, ma la pastinaca di Park, guidata da luci LED lungo un piccolo percorso ad ostacoli, si è dimostrata dotata di maggior manovrabilità, velocità e durabilità, nonostante la velocità massima sia di 1.5 millimetri al secondo, lungo un percorso di 250 millimetri.

Park ha sviluppato il piccolo robot con un occhio per “ il modello biologico, la realizzazione dei circuiti, ed il progetto della trasmissione dei segnali.”

Modelli di movimento di tessuti cardiaci artificiali potrebbero tornare utili per la realizzazione di futuri organi artificiali. Secondo Moored, l’utilizzo di muscoli biologici veri potrebbe condurre a dispositivi estremamente silenziosi, utili “in svariate applicazioni, dalla produzione di veicoli di ricognizione alla realizzazione di dispositivi capaci di seguire ed osservare specie animali nel loro habitat naturale”.

(LO)

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