Nyitókép: Pexels
Hálózatok működésétől a mesterséges ideghálókig, genetikus algoritmusoktól a rajintelligenciáig, az életvilág sok infokommunikációs technológia fejlesztését ihlette meg. A biológia azonban nemcsak inspiráció, hanem az elektronikával közös nevezőre hozva, szerves és szervetlen világ szintéziséből izgalmas és a jövőbe mutató rendszerek, például az orvosi érzékeléstől a környezetvédelemig (mérgező anyagok, biomarkerek észlelése), változatos területeken alkalmazható, centiméter-léptékű, különleges robotok – biobotok – születhetnek.
Járnak, látnak, távvezérelhetők
Rashid Bashir, az Urbana-Champaign Illinois Egyetem (UIUC) biomérnök-professzora egér izomszövettel működtetett, kicsi robotokat fejleszt. Az izomszöveteket 3D nyomtatással készült polimer-csontvázon, puha anyagon tenyésztik hozzájuk.
Helyváltoztató biobotjait 2012-ben, a fényre aktiválódókat 2016-ban mutatta be. Utóbbiak csak laboratóriumi közegben működtek, mert a fényimpulzusokat más környezetben nehéz, vagy lehetetlen eljuttatni a gépecskékhez.
Mikrorobotok munka közben (Kép: Envato/Elements)
Legalábbis sokáig így gondolták, aztán az Északnyugati Egyetem rugalmas bioelektronika-úttörője, John A. Rogers rájött a megoldásra, és munkatársaival vezeték nélküli mikroelektronikát és elem nélküli mikro LED-eket integrált Bashir eBiobotokká átnevezett szerkezeteibe. A 2012-es kezdetekkor csak jártak, 2016-ban meglátták a fényt, és a puha anyagok, élő izmok és a mikroelektronika – a világon először megvalósított kombinációjával – most már távirányíthatók is.
„Technológia és biológia szokatlan kombinációjával széleskörű lehetőségek nyílnak meg az öngyógyító, fejlődő, kommunikáló és önszerveződő tervezett rendszerek előtt” – nyilatkozta Rogers.
Hogyan működnek?
A való világban is működő, gyakorlatias alkalmazásokhoz súlyos elemek és mindenfelé csavarodó vezetékek nélküli, szabadabb, kötetlenebb mozgást kellett biztosítani a gépek számára. A megvalósításhoz szükséges, a mikro LED-eket működtető szabályozott kimeneti feszültséghez az áramot összegyűjtő vevőtekercset Zhengwai Li, a Houstoni Egyetem biomérnöke és kollégái fejlesztették.
Mikroelektronikával teljes a rendszer (Kép: Envato/Elements)
A robotoknak vezeték nélküli jeleket küldenek, a jelekre a LED-ek lüktetni, pulzálni kezdenek, ezzel stimulálva a fényérzékeny izom összehúzódását, tágulását, a polimerből készült lábak mozgását, azaz a gép járását. Ráadásul a LED-ek úgy célozhatók meg, hogy az izom speciális részét aktiválják, és így a robot az óhajtott irányba mozog.
A biobotot számítógépes modellel optimalizálták, és az optimalizálással további mikroelektronikai eszközök, például vegyi és biológiai érzékelők, vagy nyomtatott részek integrálhatók a gépbe.
