Popeye membuat bayam yang terkenal sebagai sayur-sayuran yang membina otot. Tetapi sayuran mungkin suatu hari nanti menjadikan anda lebih kuat tanpa dimakan - apabila saintis menggunakannya untuk membina kelas baru otot buatan. Minggu ini, sebuah pasukan di Taiwan melancarkan sel bawang merah berlapis emas yang memperlihatkan janji untuk memperluaskan, mengikat dan melengkapkan ke arah yang berbeza seperti tisu otot sebenar.
Kandungan Terkait
- Bawang ini Tidak Akan Membuat Anda Menangis
- Robot ini Mempunyai Otot Lebih Baik Daripada Anda
Otot tiruan mempunyai pelbagai aplikasi yang mungkin, daripada membantu manusia yang cedera untuk menghidupkan robot, dan terdapat banyak cara untuk cuba membina mereka. Sebagai contoh, tahun lepas, saintis membangunkan satu set otot tiruan dari garis memancing mudah yang dapat mengangkat 100 kali lebih banyak daripada otot manusia dengan saiz dan berat yang sama. Tetapi tiada cara yang jelas untuk membuat otot palsu masih muncul.
"Terdapat otot tiruan yang dibangunkan menggunakan elastomer, bentuk aloi memori, komposit piezoelektrik, polimer ion konduktif dan nanotube karbon, " kata Wen-Pin Shih dari National Taiwan University di Taipei. "Mekanisme dan fungsi pemanduan sangat berbeza." Sesetengah jenis otot buatan didorong oleh tekanan, seperti sistem pneumatik, sementara yang lain membuat pergerakan melalui perubahan suhu atau arus elektrik.
Cabaran utama bagi pembuat otot buatan telah membuat kejuruteraan bahan mereka untuk membengkok dan kontrak pada masa yang sama, cara otot sebenar lakukan. Apabila seseorang membengkokkan klasik "membuat otot", contohnya, bisep mereka kontrak tetapi juga membungkuk ke atas untuk mengangkat lengan bawah. Shih dan rakan-rakannya cuba untuk membuat kejuruteraan otot buatan yang boleh secara serentak membongkok dan mengikat dengan cara ini, dan mereka mendapati bahawa struktur dan dimensi kulit bawang sangat mirip dengan struktur mikro yang mereka fikirkan.
Untuk meletakkan sayuran pedas untuk ujian, kumpulan Shih pertama mengambil satu lapisan sel epidermal dari bawang segar dan dikupas dan dibersihkan dengan air. Kemudian tim beku-kering bawang untuk mengeluarkan air sambil meninggalkan dinding sel utuh. Proses itu mengubah mikrostruktur yang tegar dan rapuh, jadi mereka merawat bawang dengan asid untuk menghilangkan protein sel yang mengencangkan yang disebut hemicellulose dan memulihkan keanjalan.
Lapisan bawang dibuat untuk bergerak seperti otot dengan mengubahnya menjadi penggerak elektrostatik. Ini bermakna salutan mereka dengan elektrod emas, yang menjalankan arus. Emas ini digunakan dalam dua ketebalan-24 nanometer di atas dan 50 nanometer di bawahnya-untuk mencipta kekakuan lenturan yang berbeza dan membuat sel-sel membengkok dan menghulurkan dengan cara yang hidup. Ini dipasangkan baik dengan kecenderungan semula jadi kulit bawang untuk membengkok dalam arah yang berbeza apabila dikenakan tegangan yang berbeza disebabkan oleh tarikan elektrostatik.
Pasukan itu membuat "pinset" seperti otot dari sel kulit bawang. (Shih Lab, Universiti Taiwan Nasional) Tegangan yang lebih rendah dari 0 hingga 50 volt menyebabkan sel-sel memanjang dan meratakan dari struktur melengkung asalnya, sementara voltan 50 hingga 1000 volt lebih tinggi menyebabkan otot veggie mengikat dan menaikkan ke atas. Dengan mengawal tegasan ini untuk mengubah pergerakan otot, dua perkiraan bawang digunakan sebagai pinset untuk mengikat bola kapas kecil, Shih dan rakan-rakan melaporkan minggu ini dalam Surat Fizik Gunaan .
Tetapi kejayaan itu memerlukan voltan yang agak tinggi, yang Shih menyebut kelemahan utama konsep hingga kini. Tegasan yang lebih rendah diperlukan untuk mengawal otot dengan bateri kecil atau komponen mikropemproses, yang akan lebih sesuai untuk implan kuasa atau bahagian robot. "Kita perlu memahami konfigurasi dan sifat mekanik dinding sel yang lebih baik untuk mengatasi cabaran ini, " katanya.
Sel bawang mempunyai beberapa kelebihan terhadap percubaan sebelumnya untuk menggunakan sel-sel otot hidup untuk menghasilkan tisu tiruan, kata Shih. "Sel-sel membina sel untuk membentuk tisu otot untuk menjana kekuatan menarik masih sangat mencabar, " kata Shih. "Orang telah cuba menggunakan otot hidup sebelum ini. Tetapi bagaimana untuk mengekalkan sel-sel otot hidup menjadi masalah. Kami menggunakan sel sayur kerana dinding sel memberikan kekuatan otot sama ada sel-sel masih hidup atau tidak. "
Ketahanan adalah satu isu, walaupun: Penyaduran emas membantu perisai otot bawang, tetapi kelembapan masih dapat menembus dinding sel dan mengubah sifat bahan. Shih mempunyai idea untuk mengatasi masalah ini, yang tidak lama lagi akan diuji. "Kita boleh melekatkan otot tiruan bawang dengan lapisan fluorida yang sangat tipis, " katanya. "Itu akan menjadikan otot buatan yang tidak dapat dikeringkan tetapi ia tidak akan mengubah kelembutan peranti."
