סיקור מקיף

מיקרו רובוט מונע בעזרת שרירים

מיקרו רובוט, שעשוי מסיליקון ורוחבו מחצית רוחבה של שערה אנושית, החל לזחול במעבדה בלוס אנג'לס. הוא עשה כן בעזרת רגליו, המונעות בעזרת פעימותיו של שריר לב. זוהי הפעם הראשונה בה הניעה רקמת שריר מיקרו מכונה.

מיקרו רובוט, שעשוי מסיליקון ורוחבו מחצית רוחבה של שערה אנושית, החל לזחול במעבדה בלוס אנג'לס. הוא עשה כן בעזרת רגליו, המונעות בעזרת פעימותיו של שריר לב. זוהי הפעם הראשונה בה הניעה רקמת שריר מיקרו מכונה.

הפיתוח החדשני עשוי להוביל מכשירי גירוי עצבי על בסיס רקמת שריר, שיאפשרו לאנשים הסובלים משיתוק לנשום ללא עזרתה של מכונת הנשמה. בנוסף, נאס"א, שמממנת את המחקר, מקווה שהמוני "רובושרירים" זוחלים יוכלו בעתיד לסייע בתחזוקת חלליות על ידי סתימת חורים בגוף החללית, שנוצרים בעקבות פגיעת מיקרומטאוריטים.

ללא קשר כיצד יהיה ניתן להשתמש בטכנולוגיה הזו, איש לא היה מופתע לראות את הרובושרירים הזעירים נעים להם יותר מאשר קרלו מונטמגנו, המיקרו מהנדס, שצוותו שוקד על פיתוחם של הרובוטים הזעירים באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס.

מונטמגנו בילה שלוש שנים מייגעות של ניסיונות לרתום רקמות שריר חיות להנעת מיקרו מכונות ונכשל פעם אחר פעם. ואולם, כאשר הוא וצוותו הביטו לתוך המיקרוסקופ שלהם, הם נדהמו לראות את הגרסה האחרונה של הרובושריר זוחלת לה.

הרובושריר בנוי מקשת סיליקון ברוחב 50 מיקרומטר. הצוות גידל מיתר, שעשוי מסיבי שריר לב, וחיבר אותו לחלק התחתון של הקשת (ראו איור). תנועות הכיווץ וההרפייה של רקמת הלב גורמות לקשת להתעקם ולהתמתח כדי ליצור את תנועת הזחילה. רקמת השריר ניזונה מגלוקוז פשוט מצלחת פטרי.

האפשרות של שימוש בשרירים להנעת מערכות מיקרו אלקטרומכניות (MEMS – Micro Electro Mechanic Systems) מהווה תחלופה מעניינת למיקרו מנועים. בעוד שמנועים זקוקים לחשמל כדי לפעול, שרירים צורכים גלוקוז כמקור אנרגיה. את הגלוקוז ניתן לפזר על המשטחים עליהם יעבוד הרובוט, ובכך להבטיח לו מקור אנרגיה זמין.

פריצת הדרך בעבודתו של הצוות מ-UCLA (אוניברסיטת קליפורניה) טמונה בפיתוח של דרך אוטומטית להצמדת רקמת שריר לחומר כגון סיליקון. הצוות עיצב שלד בסיסי בצורת קשת מסיליקון. הוא עשה זאת בעזרת ציוד אוטומטי לייצור מיקרו שבבים, ולאחר מכן ציפה הצוות את הקשת בפולימר, הניתן לחריטה.

השלב הבא היה הורדת הציפוי בחלק הפנימי של הקשת והחלפתו בעלה זהב. המטרה של ההחלפה לספק תמיכה לתאי השריר, שימוקמו שם. כדי לגדל את השריר הקשת הושמה בצלחת פטרי, שהכילה תאי שריר לב של חולדה בתוך מדיום גלוקוז. במהלך שלושה ימים תאי השריר גדלו, והתפתחו סיבי שריר, שנצמדו לזהב על הקשת ויצרו כבל של שריר לב לאורך הקשת.

במהלך תהליך גדילת התאים, הוחזקה הקשת בעזרת מעין קורה, שהגבילה את תזוזתה של הקשת. כאשר הוסרה הקורה, החל מייד הרובושריר לזחול במהירות של עד כארבעים מיקרומטר בשנייה. הגאומטריה של הרובושריר מבטיחה, שהתכווצותו תדחוף אותו בכיוון אחד ושלא פשוט יתכווץ ויורפה במקום מבלי לנוע.

כעת מתכוון מונטמגנו להשתמש בטכנולוגיה כדי לעזור לסובלים מעצבי סרעפת פגועים. העצבים האלה שולחים גירויים לסרעפת, שמאפשרת לנו לנשום. הסובלים מפגיעה בעצבים אלה לרוב תלויים במכונת הנשמה כדי לנשום.

במקום להזיז את הרובושריר, סיבי השריר יגרמו לכיפוף פיסת חומר פיזואלקטרי, שייצר מתח של כמה מיליוולטים, שיגרום לגירוי עצבי הסרעפת. המתקן יעשה שימוש בתאי הלב של החולה עצמו, וכך ימנע מצב של דחיית השתל. כמו כן השריר יקבל אנרגיה מהגלוקוז בדם.

בתחילה אמר המכון לרעיונות מתקדמים של נאס"א, כי עליו לתכנן מיקרומכונה, המונעת על ידי שרירים, שתוכל לחפש ולתקן נקבים בגוף חללית, שנוצרים מפגיעת מיקרומטאוריטים.

מונטמגנו מדגיש, כי שימושים כאלה עודם רחוקים מרחק של עשורים מביצוע. "לא התחלנו בכלל לטפל בנושא התקשורת בין המיקרורובוטים עצמם," הוא אומר. כמו כן לא ברור מהיכן בדיוק יקבלו אנרגיה. שימו לב, ייתכן שבקרוב תשמעו על חללית מצופה בסוכר.

קישור לכתבה המקורית ב-New Scientist

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן