3D Bioprinting Roboter

Die Smart Nano-Bio-Devices-Gruppe von IBEC – die Experten des Instituts für Mikro- und Nanoroboter – haben mithilfe von 3D-Bioprinting “Bioroboter” aus biologischen Elementen wie Muskelgewebe hergestellt.
Diese biobasierten Soft-Robot-Geräte könnten weitaus mehr Möglichkeiten für Bewegung und Leistung bieten (z. B. Bio-Sensing in Echtzeit, Selbstorganisation, Anpassungsfähigkeit oder Selbstheilung) als bestehende Systeme, die ausschließlich künstliche Materialien verwenden.

„Die biobasierte Soft-Robotik ist eine aufregende neue Disziplin, da sie uns dabei helfen kann, die Einschränkungen herkömmlicher Robotersysteme wie Flexibilität, Reaktionsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit zu überwinden“, sagt Samuel Sanchez, Gruppenleiter bei IBEC und ICREA-Forschungsprofessor.

“Wir untersuchen das Potenzial des 3D-Bioprintings, um noch bessere zu erreichen, da es Schnelligkeit, Design, Form und Materialanpassungsoptionen sowie Skalierbarkeit bietet.”

Die Gruppe verwendete 3D-Bioprinting, um Bio-Aktuatoren mit stark ausgerichteten Myotuben herzustellen, den mehrkernigen Fasern, die für funktionelle Muskeln erforderlich sind. Um die Kräfte der Aktuatoren abschätzen zu können, wurden sie mit künstlichen Pfosten konstruiert (Titelbild: Die rosa Ringe sind die gedruckten Muskeln), um eine Messplattform zu bilden. Die Forscher untersuchten auch die Genexpression der Bioaktuatoren, um ihre Anpassungsfähigkeit für das Training zu bewerten.

“Wir haben festgestellt, dass sie funktional und reaktionsschnell sind, und die Kräfte, die sie erzeugen, können nach unterschiedlichen Anforderungen moduliert werden”, sagt Tania Patiño, korrespondierender Autor der in Advanced Mat veröffentlichten Arbeit. Technologien heute. “Wir wissen jetzt viel mehr über die fundamentalen Mechanismen, die hinter der Anpassungsfähigkeit von Muskelaktoren stecken, und dass 3D-Bioprinting als schnelle und kostengünstige Methode zur Herstellung dieser Systeme erfolgreich ist.”

“Wir haben gezeigt, dass diese Integration biologischer Systeme in Robotergeräten ihnen aus natürlichen Systemen erworbene Fähigkeiten bietet und deren Leistungsfähigkeit erheblich steigert”, fügt Rafael Mestre, Doktorand in der Gruppe und Erstautor der Zeitung, hinzu. “Es könnte der Schlüssel sein, um soft Roboticgeräte entwickeln zu können, die in der Lage sind, andere einfache Aktionen zu ergreifen, zu gehen oder andere einfache Aktionen auszuführen.”