Тонкий как лист бумаги: MIT создал плавающего робота на живых мышечных клетках
Инженеры Массачусетского технологического института создали плавающего робота с гелевым корпусом толщиной около половины миллиметра. Его плавники приводят в движение тонкие слои живых мышечных клеток. Работа опубликована в Advanced Functional Materials 29 сентября 2026 года.
«В настоящее время биогибридные роботы из нашей группы и других строятся из громоздких трёхмерных кусков лабораторно выращенных скелетных мышц, для изготовления которых требуются миллионы клеток», — говорит Риту Раман, руководитель лаборатории. Новый тонкоплёночный подход требует принципиально меньше биологического материала и потенциально более эффективен в движении.
Конструкция: гель и один слой клеток
Тело робота состоит из тонкой плёнки гидрогеля — желатин-метакрилат (GelMA) — толщиной около 0,5 миллиметра. Плёнка разделена на два сегмента, образующих «плавники».
На поверхности каждого плавника нанесён монослой живых скелетных мышечных клеток. Слой в буквальном смысле тоньше единственного человеческого волоса. Клетки генетически модифицированы: они сокращаются («мигают») в ответ на световые вспышки.
Когда свет направляется на один плавник — тот сокращается и толкает робота через воду. Переключая свет между двумя плавниками, операторы меняют направление движения и скорость.
Ключевое техническое достижение: подбор состава, жёсткости и формы канавок на геле таким образом, чтобы максимизировать силу мышечного сокращения. Команда проводила предварительную «тренировку» — систематическое световое стимулирование — перед сборкой робота, чтобы укрепить мышечную ткань.
Как он движется и куда плывёт
В испытаниях робот перемещался примерно со скоростью четырёх длин своего тела в минуту. По меркам человека — это очень медленно. Но это сопоставимо с некоторыми медленно плавающими морскими существами.
В демонстрационном эксперименте робот прошёл через водный лабиринт, следуя за световым источником. Это ключевое испытание: оно показывает, что роботом можно управлять пространственно, не только «включить/выключить».
Почему 2D лучше, чем 3D
Стандартные биогибридные роботы с объёмными мышечными блоками сталкиваются с несколькими проблемами:
- высокая стоимость из-за большого числа клеток;
- трудности с диффузией кислорода и питательных веществ в глубину объёмной ткани;
- большая масса, снижающая эффективность движения.
Двумерная монослойная конструкция устраняет все три: меньше клеток, все они на поверхности с прямым доступом к среде, меньший вес при той же силе сокращения.
Куда может применяться технология
Авторы видят перспективу в задачах, где традиционные жёсткие роботы были бы слишком грубы:
- мониторинг хрупких водных экосистем — коралловых рифов, торфяных болот;
- изучение узких каналов, пещер или трубопроводов;
- другие задачи в водной среде, где важно мягкое взаимодействие с объектами.
«Мы считаем, что биогибридные роботы, приводимые в движение живыми мышцами, однажды смогут выполнять деликатные задачи, такие как исследование сред, слишком хрупких или непредсказуемых для обычного оборудования, потому что живая ткань мягкая, реагирует на окружающую среду и способна самовосстанавливаться», — говорит Раман.
Читайте также: Роботизированный датчик распознал бактерии по электрическому касанию.
Ближайшая задача команды — оптимизировать форму тела робота, чтобы увеличить скорость движения. Пока световой источник управляется вручную; автономный контроль — следующий инженерный вызов.
