Sommario
I ricercatori del MIT hanno sviluppato un innovativo metodo per coltivare tessuti muscolari artificiali capaci di contrarsi in più direzioni, un progresso significativo per la robotica bioibrida. Questa nuova tecnologia potrebbe portare alla realizzazione di robot soffici e flessibili, in grado di muoversi in ambienti complessi dove le macchine tradizionali falliscono.
L’evoluzione dei muscoli artificiali
Negli ultimi anni, la ricerca si è concentrata sulla creazione di attuatori biologici ispirati ai muscoli umani per migliorare la mobilità e la flessibilità dei robot. Fino ad ora, però, i muscoli artificiali erano limitati a movimenti unidirezionali, riducendo l’adattabilità e l’efficienza delle macchine bioibride. Il team del MIT ha superato questa limitazione utilizzando un nuovo metodo di coltivazione muscolare, permettendo ai tessuti di generare forza in più direzioni simultaneamente.
Il concetto alla base di questo progresso è stato ispirato dalla struttura dell’iride umana, che si espande e si contrae per regolare la quantità di luce che entra nell’occhio. Il gruppo di ricerca ha replicato questa architettura biologica, ottenendo un muscolo artificiale capace di movimenti concentrico-radiali, una capacità mai raggiunta prima con il tessuto muscolare coltivato in laboratorio.
Il metodo della stampa su idrogel
Il successo di questa ricerca è stato possibile grazie a un approccio innovativo chiamato stamping, che consiste nell’imprimere micropattern su un idrogel per guidare la crescita delle cellule muscolari. Il processo prevede l’utilizzo di una matrice stampata in 3D con scanalature microscopiche, ognuna delle quali è grande quanto una singola cellula muscolare.
Le fasi del processo includono:
- La stampa di un timbro su misura con micropattern specifici.
- La pressatura del timbro su un idrogel morbido per creare una struttura guida.
- L’inseminazione della superficie con cellule muscolari ingegnerizzate.
- La crescita e l’allineamento delle cellule secondo i pattern impressi.
Quando stimolate, le fibre muscolari ottenute si contraggono in modo coordinato, riproducendo il comportamento di un muscolo naturale.
Applicazioni nella robotica soffice
L’innovazione sviluppata al MIT apre nuove possibilità per la robotica bioibrida, un settore che punta a combinare materiali biologici e artificiali per creare macchine più efficienti e adattabili.
Questi muscoli multidirezionali potrebbero essere utilizzati in robot ispirati alla natura, in grado di muoversi con fluidità e destrezza in ambienti difficili. Possibili applicazioni includono:
- Robot esplorativi capaci di adattarsi a terreni irregolari e spazi ristretti.
- Protesi avanzate con movimenti più naturali e precisi.
- Dispositivi medici in grado di interagire in modo più sicuro con i tessuti biologici.
- Robot subacquei più efficienti e biodegradabili.
L’obiettivo a lungo termine è quello di sostituire gli attuatori rigidi con strutture muscolari soffici, aumentando l’efficienza energetica e la sostenibilità della robotica.
Possibili sviluppi futuri
I ricercatori intendono esplorare nuove architetture muscolari e testare il metodo dello stamping su altri tipi di cellule, come neuroni e tessuto cardiaco, per ampliare ulteriormente il campo di applicazione di questa tecnologia.
Inoltre, il processo di stampa utilizzato per creare i pattern muscolari può essere realizzato con semplici stampanti 3D da laboratorio, aprendo la strada a una produzione più accessibile e diffusa.
Questa ricerca, supportata dall’U.S. Office of Naval Research, dall’U.S. Army Research Office e dalla National Science Foundation, rappresenta un passo significativo verso la creazione di robot bioibridi avanzati, in grado di interagire con l’ambiente in modo più naturale e armonioso.
