MIT’den Prof. Ritu Raman önderliğinde yürütülen çalışmayla araştırmacılar, gerçek kas dokularına benzeyen ve onlar gibi hareket edebilen yapay kaslar geliştirdi. Bu yeni teknoloji, yumuşak robotların daha esnek ve etkili bir şekilde hareket etmesini sağlayabilir. MIT’de yürütülen araştırmanın sonuçları Biomaterials Science dergisinde yayınlandı.

Vücudumuzdaki kaslar, milyonlarca lifin uyum içinde kasılıp gevşemesiyle hareket ediyor. Bazı kaslar tek bir yöne hizalanmışken, bazıları daha karmaşık desenler oluşturarak vücudun farklı yönlerde hareket etmesini sağlıyor. Bilim insanları, bu doğal kas sistemini taklit eden “biyohibrit” robotlar geliştirerek, dar ve esnek alanlardan geçebilen makineler yapmayı hedefliyor. Ancak bugüne kadar geliştirilen yapay kaslar sadece tek yönde kasılabiliyordu. Bu da bu tür robotların hareket kabiliyetini sınırlıyordu.

MIT mühendisleri, bu sınırlamayı ortadan kaldıracak bir yöntem geliştirdi. Yeni yöntem sayesinde yapay kas dokuları birden fazla yönde kasılabiliyor. Bunu göstermek için araştırmacılar, insan gözündeki irise benzeyen bir kas yapısı oluşturdu. İris, göz bebeğinin çapını kontrol eden bir kas tabakası ve hem dairesel hem de radyal yönde kasılarak genişleyip daralabilir. Araştırmacılar, yapay kasın da benzer şekilde kasılabildiğini kanıtladı.

Yumuşak robot nedir?

Yumuşak robotlar, sert metal ve plastik parçalar yerine esnek ve uyumlu malzemelerden yapılan robotlar olarak tanımlanıyor. Geleneksel robotlardan farklı olarak, yumuşak yapıları sayesinde dar alanlardan geçebiliyor, hassas nesneleri kavrayabiliyor ve canlılar gibi hareket edebiliyorlar. Bu robotlar, biyomedikal uygulamalardan endüstriyel montaj hatlarına kadar çeşitli alanlarda kullanılabilir.

Bu biyo-mekanik başarıyı elde etmek için MIT ekibi, “damga” adı verilen yeni bir yöntem geliştirdi. Öncelikle, mikroskobik desenlere sahip küçük bir damga 3D yazıcıyla basıldı. Daha sonra bu damga, kas hücrelerini içeren bir hidrojel tabakasına bastırıldı. Hücreler, damganın oluşturduğu oluğular boyunca hizalanarak lif benzeri yapılar oluşturdu. Elektriksel veya optik uyarı verildiğinde bu yapay kaslar, doğal kaslara benzer şekilde kasıldı ve böylece birden fazla yöne hareket edebildi.

MIT Makine Mühendisliği Bölümü’nden Prof. Ritu Raman MIT bültenine verdiği demeçte “Bu yöntemle, ilk kez birden fazla yönde kuvvet oluşturabilen iskelet kası destekli bir robot yapmayı başarabildik,” ifadelerini kullandı. Ekip, bu damganın farklı desenlerde üretilebileceğini ve farklı kas yapılarının geliştirilmesi için kullanılabileceğini belirtiyor. Hatta ilerleyen dönemlerde bu tekniğin sinir hücreleri veya kalp hücreleri gibi farklı biyolojik dokuların oluşturulmasında da kullanılabileceği öngörülüyor.

Biyolojik robotlar için potansiyel uygulamalar

Araştırmacılar, bu teknolojinin gelecekte hem tıp alanında hem de robotik sistemlerde önemli atılımlar yaratabileceğini söylüyor. Örneğin, sinir kas hasarı olan hastalar için yapay kas dokuları geliştirilebilir. Ayrıca, sert metal veya plastik parçalar içermeyen, tamamen biyolojik ve biyolojik olarak parçalanabilir robotlar üretilebilir. Bu tür yumuşak robotlar, su altında ya da dar alanlarda çok daha kolay hareket edebilir.

Prof. Raman “Geleneksel robotlar sert mekanik parçalarla yapılıyor ve bunlar genellikle çevreye zarar verebiliyor. Ancak biyolojik materyallerle yapılan robotlar, hem daha verimli hem de çevre dostu olabilir,” sözlerini kaydetti. 

Bu yeni yöntem, yumuşak robotların daha doğal ve esnek hareket etmesini sağlayarak gelecekte robotik ve tıp alanlarında devrim yaratabilir. Yapay kasların birden fazla yönde kasılabilmesi, biyohibrit makinelerin gerçek dokulara daha yakın bir performans sergilemesine olanak tanıyor. Araştırmacılar, bu tekniğin ilerleyen yıllarda daha karmaşık biyolojik yapılar geliştirmek için kullanılabileceğini düşünüyor.

Kaynak: MIT