بدأ روبوت صغير، مصنوع من السيليكون ويبلغ عرضه نصف شعرة الإنسان، بالزحف في أحد المختبرات في لوس أنجلوس. لقد فعل ذلك بمساعدة ساقيه، التي تحركها عضلة القلب. هذه هي المرة الأولى التي تقود فيها الأنسجة العضلية آلة صغيرة.
بدأ روبوت صغير، مصنوع من السيليكون ويبلغ عرضه نصف شعرة الإنسان، بالزحف في أحد المختبرات في لوس أنجلوس. لقد فعل ذلك بمساعدة ساقيه، التي تحركها عضلة القلب. هذه هي المرة الأولى التي تقود فيها الأنسجة العضلية آلة صغيرة.
قد يؤدي التطور المبتكر إلى أجهزة تحفيز الأعصاب المعتمدة على الأنسجة العضلية، والتي ستسمح للأشخاص الذين يعانون من الشلل بالتنفس دون مساعدة جهاز التنفس الصناعي. بالإضافة إلى ذلك، تأمل وكالة ناسا، التي تمول البحث، أن تتمكن كتل من "العضلات الآلية" الزواحفية في المستقبل من المساعدة في الحفاظ على سفن الفضاء عن طريق سد الثقوب في جسم سفينة الفضاء، والتي يتم إنشاؤها بعد تأثير النيازك الدقيقة.
وبغض النظر عن كيفية استخدام هذه التكنولوجيا، فلن يتفاجأ أحد أكثر عندما يرى العضلات الآلية الصغيرة أكثر راحة من كارلو مونتيمانيو، المهندس الصغير الذي يعمل فريقه على تطوير الروبوتات الصغيرة في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس.
أمضى مونتيمانيو ثلاث سنوات شاقة في محاولة تسخير الأنسجة العضلية الحية لتشغيل الآلات الدقيقة، لكنه فشل مرارًا وتكرارًا. ومع ذلك، عندما نظر هو وفريقه إلى مجاهرهم، اندهشوا لرؤية أحدث نسخة من الروبوت يزحف حولهم.
تم بناء الروبوت من قوس السيليكون بعرض 50 ميكرومتر. قام الفريق بزراعة خيط مصنوع من ألياف عضلة القلب، وربطه بالجزء السفلي من القوس (انظر الشكل التوضيحي). تتسبب حركات الانكماش والاسترخاء في أنسجة القلب في انحناء القوس وتمدده لتكوين حركة الزحف. يتم تغذية الأنسجة العضلية بالجلوكوز البسيط من طبق بتري.
تعد إمكانية استخدام العضلات لقيادة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS - Micro Electromechanic Systems) بديلاً مثيرًا للاهتمام للمحركات الصغيرة. في حين أن المحركات تحتاج إلى الكهرباء لتعمل، فإن العضلات تستهلك الجلوكوز كمصدر للطاقة. ويمكن نشر الجلوكوز على الأسطح التي سيعمل عليها الروبوت، مما يضمن له مصدرًا متاحًا للطاقة.
يكمن التقدم في عمل فريق UCLA (جامعة كاليفورنيا) في تطوير طريقة تلقائية لربط الأنسجة العضلية بمادة مثل السيليكون. صمم الفريق هيكلًا عظميًا أساسيًا على شكل قوس من السيليكون. لقد فعل ذلك باستخدام معدات تصنيع الرقائق الدقيقة الآلية، ثم قام الفريق بتغطية القوس ببوليمر قابل للحفر.
وكانت الخطوة التالية هي إزالة الطلاء الموجود داخل القوس واستبداله بورقة الذهب. الغرض من الاستبدال هو توفير الدعم للخلايا العضلية التي ستكون موجودة هناك. ولتنمية العضلات، تم وضع القوس في طبق بيتري، الذي يحتوي على خلايا عضلة قلب الفئران في وسط الجلوكوز. وعلى مدار ثلاثة أيام، نمت الخلايا العضلية، وتطورت الألياف العضلية، التي التصقت بالذهب الموجود على القوس وشكلت حبلًا من عضلة القلب على طول القوس.
أثناء عملية نمو الخلايا، تم تثبيت القوس بنوع من العارضة، مما حد من حركة القوس. عندما تمت إزالة الشعاع، بدأ الروبوت على الفور في الزحف بسرعة تصل إلى حوالي أربعين ميكرومترًا في الثانية. تضمن هندسة الروبوت أن انكماشه سيدفعه في اتجاه واحد، وأنه لن ينكمش ببساطة ويترك دون أن يتحرك.
والآن يعتزم مونتيمانيو استخدام هذه التكنولوجيا لمساعدة المرضى الذين يعانون من تلف الأعصاب الحجابية. ترسل هذه الأعصاب محفزات إلى الحجاب الحاجز، مما يسمح لنا بالتنفس. غالبًا ما يعتمد أولئك الذين يعانون من تلف هذه الأعصاب على جهاز التنفس الصناعي للتنفس.
بدلاً من تحريك العضلة الروبوتية، ستتسبب الألياف العضلية في ثني قطعة من المواد الكهرضغطية، مما سينتج جهدًا يبلغ عدة ميلي فولت، مما سيحفز أعصاب الحجاب الحاجز. ستستخدم المنشأة خلايا القلب الخاصة بالمريض، وبالتالي منع حالة رفض العضو المزروع. سوف تتلقى العضلات أيضًا الطاقة من الجلوكوز الموجود في الدم.
في البداية، قال معهد الأفكار المتقدمة التابع لوكالة ناسا إنه ينبغي عليه تصميم آلة صغيرة، مدفوعة بالعضلات، يمكنها البحث عن الثقوب الموجودة في جسم المركبة الفضائية وإصلاحها، والتي تنشأ عن تأثير النيازك الدقيقة.
ويؤكد مونتيمانيو أن مثل هذه الاستخدامات لا تزال بعيدة عن التنفيذ لعقود من الزمن. ويقول: "إننا لم نبدأ حتى في معالجة مسألة الاتصال بين الروبوتات الصغيرة نفسها". كما أنه ليس من الواضح من أين سيحصلون على الطاقة بالضبط. كن حذرًا، ربما تسمع عن سفينة فضائية مغطاة بالسكر قريبًا.
