सार:
एमआईटी इंजीनियरों ने जीवित कंकाल मांसपेशी कोशिकाओं द्वारा संचालित एक पतला पानी के नीचे रोबोट विकसित किया है। डिवाइस में पारंपरिक मोटर नहीं है। मुख्य शरीर दो स्वतंत्र रूप से नियंत्रणीय जेल पंख हैं, प्रत्येक लगभग 15 मिमी लंबा, 7 मिमी चौड़ा और 0.5 मिमी मोटा है। सतह 15 माइक्रोन से कम मोटी मांसपेशी कोशिकाओं की एक पतली परत से ढकी होती है। अनुसंधान टीम ने माउस कंकाल की मांसपेशी कोशिकाओं को प्रकाश संवेदनशील आयन चैनलों को व्यक्त करने की अनुमति दी जो नीली रोशनी पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं। लगभग 470 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ नीली रोशनी को विकिरणित करने के बाद, कोशिकाएं सिकुड़ती हैं और जेल पंखों को फड़फड़ाने के लिए प्रेरित करती हैं, जिससे रोबोट पानी में जाने के लिए प्रेरित होता है।
शोध के परिणाम "उन्नत कार्यात्मक सामग्री" में प्रकाशित किए गए थे। टीम ने जेलएमए नामक मेथैक्रिलेटेड जिलेटिन से एक मचान बनाया और मांसपेशियों की कोशिकाओं को एक ही दिशा में संरेखित करने के लिए सतह पर खांचे अंकित किए। पहले इस्तेमाल किए गए फ़ाइब्रिन जेल की तुलना में, जेलएमए स्कैफ़ोल्ड मांसपेशियों के संकुचन को बेहतर ढंग से झेलने में सक्षम है और सेल आंदोलनों के साथ इसके सिकुड़ने की संभावना कम है। प्रयोगों में यह भी पाया गया कि तल पर चौकोर खांचे चाप-आकार के खांचे की तुलना में मांसपेशी कोशिका व्यवस्था, तंतुओं में संलयन और समन्वित बल उत्पादन के लिए अधिक अनुकूल हैं। शोधकर्ताओं ने इसके संकुचन विस्थापन को बढ़ाने के लिए बार-बार फ्लैश उत्तेजना के माध्यम से मांसपेशियों के ऊतकों को "प्रशिक्षित" भी किया। अंत में, अलग-अलग नियंत्रित मांसपेशी ऊतक के दो टुकड़े रोबोट के बाएँ और दाएँ पंख बनाते हैं। यात्रा की दिशा और गति बदलने के लिए शोधकर्ता एक तरफ से अलग-अलग गाड़ी चला सकते हैं या एक ही समय में दोनों तरफ गाड़ी चला सकते हैं।
एक पेट्री डिश टैंक में, शोधकर्ताओं ने एक साधारण भूलभुलैया के माध्यम से रोबोट का मार्गदर्शन करने के लिए प्रकाश स्रोत को मैन्युअल रूप से स्थानांतरित किया। पेपर में बताई गई अधिकतम रैखिक गति प्रति मिनट धड़ की लंबाई का लगभग 4 गुना है, और अधिकतम घूर्णन गति लगभग 1200 डिग्री प्रति मिनट है। एमआईटी ने कहा, यह ओलंपिक तैराक की तुलना में बहुत धीमा है, लेकिन धीमी गति से चलने वाले बुल शार्क के समान है। यहां "नेविगेशन" प्रकाश स्रोत को नियंत्रित करने के लिए बाहरी कर्मियों पर निर्भर करता है, और रोबोट में अभी तक स्वायत्त धारणा, निर्णय लेने या जहाज पर नियंत्रण प्रणाली नहीं है।
पेपर यह भी रिपोर्ट करता है कि अनुकूलित द्वि-आयामी मांसपेशी फिल्म की इकाई मात्रा संकुचन बल त्रि-आयामी मांसपेशी ऊतक का लगभग 20 गुना है; निश्चित समर्थन से अलग होने के बाद इसके कार्यात्मक रखरखाव का समय पुरानी फाइब्रिन संरचना के लिए 10 मिनट से कम से बढ़ाकर जेलएमए संरचना के लिए 30 दिनों से अधिक कर दिया गया है। यह 30 दिन प्रयोग में निश्चित समर्थन के बिना मांसपेशी झिल्ली एक्ट्यूएटर के कार्यात्मक जीवनकाल को संदर्भित करता है, और इसका मतलब यह नहीं है कि रोबोट एक महीने तक लगातार तैर सकता है। अध्ययनों से पता चला है कि प्रकाश उत्तेजना प्रशिक्षण के बाद ऊतक विस्थापन अप्रशिक्षित नियंत्रण समूह की तुलना में लगभग 4 गुना है।
इस डिज़ाइन का उद्देश्य पारंपरिक बायोहाइब्रिड रोबोट के आकार में बड़े होने और बड़ी संख्या में त्रि-आयामी सुसंस्कृत मांसपेशी कोशिकाओं की आवश्यकता की समस्या को हल करना है। शोध टीम का मानना है कि जीवित ऊतक जो नरम होते हैं, पर्यावरण के प्रति संवेदनशील होते हैं और जिनमें कुछ स्व-उपचार क्षमताएं होती हैं, उनका उपयोग भविष्य में नाजुक पानी की खोज और पर्यावरण निगरानी जैसे कार्यों के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, अनुसंधान अभी भी एकल माउस मांसपेशी कोशिका रेखा, सरल पंख और बाहरी नीली रोशनी उत्तेजना पर निर्भर करता है; टीम ने कहा कि अगला कदम गति बढ़ाने के लिए शरीर की संरचना को अनुकूलित करना और सूक्ष्म प्रकाश स्रोतों और पोर्टेबल बिजली आपूर्ति के एकीकरण का पता लगाना होगा। न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी जैसे अनुप्रयोग वर्तमान में केवल दीर्घकालिक विचार हैं और अभी तक व्यवहार में सत्यापित नहीं हुए हैं।
टिप्पणियाँ