Các nhà khoa học chế tạo thành công 'da sống' cho robot từ tế bào người

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tạo ra một ngón tay robot với lớp phủ bằng nhựa dẻo có khả năng tự phục hồi, được làm từ tế bào da người.

Nếu các nhà khoa học muốn đưa những con robot hình người ra ngoài xã hội, họ sẽ cần tạo ra phiên bản nhân tạo của mọi đặc điểm trên cơ thể con người. Sau đó, họ sẽ phải tổng hợp tất cả chúng lại với nhau. Đây là một thử thách vô cùng khó khăn. Nhưng, chúng ta có thể đơn giản hóa công việc bằng cách nhóm mọi thứ thành hai loại chính.

Đầu tiên, đó là khía cạnh tinh thần. Những thứ như ý thức, quyền tự chủ, trí tưởng tượng và có lẽ cả phản xạ của cơ thể. Thứ hai, là những thứ vật chất. Nó bao gồm chuyển động linh hoạt, kiểm soát mắt, dáng đi bình thường và quan trọng nhất là làn da.

Làn da con người mềm mại, dẻo dai, đàn hồi và có cả mồ hôi đặc trưng của mỗi cá thể là thứ không dễ để tái tạo.

Nhưng hôm qua 9/6, trên tạp chí khoa học Matter, các nhà khoa học Nhật Bản đã thông báo rằng họ đã đạt được một số bước tiến trong vấn đề này. Cụ thể, họ đã chế tạo thành công một ngón tay robot được phủ "da sống", hay còn gọi là một mẫu da nguyên mẫu. Và nó được tạo ra từ các tế bào thực sự của con người.

Shoji Takeuchi, giáo sư tại Đại học Tokyo, cho biết: “Tôi nghĩ da sống là giải pháp tối ưu để mang lại cho robot hình dáng và cảm giác của sinh vật sống vì nó giống hệt vật liệu bao phủ trên cơ thể động vật”.

Vật liệu này không chỉ giống và tạo ra cảm giác giống da người, mà nhóm nghiên cứu còn cho biết rằng vì được làm từ các tế bào da thật nên nó cũng có thể tự phục hồi và có khả năng chống thấm nước. Được gắn vào robot, tấm da này do đó có thể tự sửa chữa các vết cắt và vết xước của chính nó, giống như da người bình thường.

Tuy nhiên, dù giáo sự Takeuchi cho biết nhóm nghiên cứu đã "ngạc nhiên vì mô da phù hợp với bề mặt của robot đến như thế nào", ông vẫn nói thêm rằng "đây mới chỉ là bước đầu tiên để tạo ra robot được bao phủ bằng da sống."

Da robot mới được phát triển vẫn không hoàn toàn khỏe mạnh như da tự nhiên và cần sự trợ giúp từ bên ngoài để có thể tự duy trì. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu cũng dự định bổ sung thêm các nang lông, móng tay và các tuyến mồ hôi để làm cho nó có thể sống động như thật.

Tuy nhiên, trông giống là một chuyện. Còn mô phỏng lại đủ các tính năng của da thật lại là một thử thách khó hơn nhiều. Đây là một bài toán hóc búa đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải vượt ra khỏi các quy chuẩn thông thường, và đi theo một hướng khác.

Ví dụ, da silicon không thể tạo ra các sắc thái tinh tế như lỗ chân lông linh hoạt hoặc nếp nhăn do tuổi tác. Nó cũng có giới hạn trần về mức độ tái tạo. Và giáo sư Takeuchi cho biết những nỗ lực khác để tạo ra da người đã đạt được thành công hạn chế vì chúng đòi hỏi các nghệ nhân có tay nghề cao trong việc cắt và điều chỉnh các tấm da được trồng trong phòng thí nghiệm để vừa với ngón tay robot.

“Để che phủ các bề mặt có tế bào da một cách hiệu quả, chúng tôi đã thiết lập một phương pháp đúc mô để tạo khuôn trực tiếp mô da xung quanh robot, dẫn đến việc phủ da liền mạch trên một ngón tay robot”, ông Takeuchi cho biết.

Cách tạo da cho robot hình người

Về cơ bản, nhóm nghiên cứu đã lấy một ngón tay robot tiêu chuẩn, sau đó nhúng nó vào một hình trụ chứa đầy dung dịch đặc biệt giúp tạo điều kiện thích hợp để phát triển da sống.

Dung dịch này chứa đầy collagen, một loại protein giúp tăng độ đàn hồi và độ căng của da, cũng như cái được gọi là "nguyên bào sợi da của con người". Các nguyên bào sợi này chính là các tế bào da mà những nhà nghiên cứu đã sử dụng. Cùng với nhau, hai thành phần này tương tự như kết cấu của mô da truyền thống trong cơ thể con người.

Tiếp theo, hỗn hợp collagen và nguyên bào sợi co lại xung quanh ngón tay robot, bao phủ nó như một loại kem lót cho da. Đây là lớp da đầu tiên.

Trong lớp thứ hai, các nhà khoa học đã thay thế nguyên bào sợi bằng một loại tế bào mới gọi là tế bào sừng biểu bì của con người, loại tế bào chiếm khoảng 90% lớp da ngoài cùng trong cơ thể chúng ta. Cuối cùng, khi các tế bào sừng bám vào lớp nền của nguyên bào sợi, cơ chế này đã gần như hoàn thiện. Ngón tay rô bốt đã có da.

“Ngón tay trông hơi 'đẫm mồ hôi' khi ra khỏi môi trường nuôi cấy", giáo sư Takeuchi nói và cho biết thêm rằng "vì ngón tay được điều khiển bởi động cơ điện, nên cũng rất thú vị khi nghe thấy tiếng lách cách của động cơ hòa hợp với ngón tay trông giống như thật."

Và mặc dù nguyên mẫu của nhóm nghiên cứu vẫn đang trong giai đoạn đầu - vẫn cần sự trợ giúp từ bên ngoài để giữ khả năng tự duy trì và tái tạo - nhưng đây có thể là một bước tiến đầy hứa hẹn cho các robot thế hệ tiếp theo. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu thậm chí còn gợi ý rằng một ngày nào đó, khái niệm da sống của họ có thể đi sâu vào khía cạnh tinh thần của việc chế tạo robot hình người. Ví dụ như thêm các tế bào thần kinh cảm giác.

Hay nói cách khác, họ nghĩ rằng có thể có một cách nào đó để tạo ra một bộ não người máy trong tương lai. Tuy nhiên, việc tạo ra một bộ não robot giống như con người được cho là thách thức lớn nhất trong tất cả các thách thức của khoa học nhân loại.