Des scientifiques fabriquent de la peau humaine vivante pour des robots

Des scientifiques fabriquent de la peau humaine vivante pour des robots

Dans le milieu de culture, un doigt robotique recouvert de peau humaine vivante s’auto-guérit après que les chercheurs ont recouvert sa plaie d’une feuille de collagène. 1 crédit

Des héros d’action aux méchants assassins, les robots biohybrides faits de matériaux vivants et artificiels ont été au centre de nombreux fantasmes de science-fiction, inspirant les innovations robotiques d’aujourd’hui. Il reste encore un long chemin à parcourir jusqu’à ce que des robots ressemblant à des humains se promènent parmi nous dans notre vie quotidienne, mais des scientifiques japonais nous rapprochent un peu plus en fabriquant de la peau humaine vivante sur des robots. La méthode mise au point, présentée le 9 juin dans la revue Questiona non seulement donné une texture semblable à la peau d’un doigt robotique, mais également des fonctions hydrofuges et auto-cicatrisantes.

“Le doigt semble légèrement ‘sueur’ tout droit sorti du milieu de culture”, explique le premier auteur Shoji Takeuchi, professeur à l’Université de Tokyo, au Japon. “Le doigt étant entraîné par un moteur électrique, il est également intéressant d’entendre les claquements du moteur en harmonie avec un doigt qui ressemble à un vrai.”

Avoir l’air “réel” comme un humain est l’une des principales priorités des robots humanoïdes qui sont souvent chargés d’interagir avec les humains dans les secteurs de la santé et des services. Une apparence humaine peut améliorer l’efficacité de la communication et évoquer la sympathie. Alors que la peau en silicone actuelle conçue pour les robots peut imiter l’apparence humaine, elle est insuffisante lorsqu’il s’agit de textures délicates comme les rides et manque de fonctions spécifiques à la peau. Les tentatives de fabrication de feuilles de peau vivante pour recouvrir des robots ont également eu un succès limité, car il est difficile de les conformer à des objets dynamiques avec des surfaces inégales.

“Avec cette méthode, vous devez avoir les mains d’un artisan qualifié qui peut couper et adapter les feuilles de peau”, explique Takeuchi. “Pour couvrir efficacement les surfaces avec des cellules cutanées, nous avons établi une méthode de moulage de tissus pour mouler directement les tissus cutanés autour du robot, ce qui a entraîné une couverture cutanée homogène sur un doigt robotique.”






Des chercheurs de l’Université de Tokyo ont développé une méthode pour couvrir un doigt robotique avec des cellules humaines vivantes. Crédit : Matter/Kawai et al

Pour fabriquer la peau, l’équipe a d’abord immergé le doigt robotique dans un cylindre rempli d’une solution de collagène et de fibroblastes dermiques humains, les deux principaux composants qui composent les tissus conjonctifs de la peau. Takeuchi dit que le succès de l’étude réside dans la tendance naturelle au rétrécissement de ce mélange de collagène et de fibroblastes, qui a rétréci et s’est étroitement conformé au doigt. Comme les apprêts de peinture, cette couche a fourni une base uniforme pour la prochaine couche de cellules – les kératinocytes épidermiques humains – à coller. Ces cellules constituent 90 % de la couche la plus externe de la peau, donnant au robot une texture semblable à celle de la peau et des propriétés de barrière retenant l’humidité.

La peau fabriquée avait suffisamment de force et d’élasticité pour supporter les mouvements dynamiques lorsque le doigt robotique s’enroulait et s’étirait. La couche la plus externe était suffisamment épaisse pour être soulevée avec des pincettes et repoussée à l’eau, ce qui offre divers avantages dans l’exécution de tâches spécifiques telles que la manipulation de minuscules mousses de polystyrène chargées électrostatiquement, un matériau souvent utilisé dans les emballages. Lorsqu’elle est blessée, la peau fabriquée peut même s’auto-guérir comme celle des humains à l’aide d’un pansement au collagène, qui se transforme progressivement en peau et résiste aux mouvements répétés des articulations.

  • La peau du robot guérit

    Illustration montrant le processus de coupe et de cicatrisation du doigt robotique (A), sa structure d’ancrage (B) et le processus de fabrication (C). Crédit : ©2022 Takeuchi et al.

  • La peau du robot guérit

    Photographies montrant les étapes de la réparation après que le doigt de test a été coupé et patché avec une petite section de collagène. Cela se passe en milieu liquide. ©2022 Takeuchi et al. Crédit : ©2022 Takeuchi et al.

  • La peau du robot guérit

    Le principal avantage de la croissance directe de la peau sur le doigt est qu’elle sera toujours parfaitement ajustée, ce qui permet à l’appareil de se plier facilement. Si la peau était découpée dans une feuille plate et collée au doigt, les formes et les coutures imparfaites gêneraient le mouvement. Crédit : ©2022 Takeuchi et al.

“Nous sommes surpris de voir à quel point le tissu cutané se conforme à la surface du robot”, déclare Takeuchi. “Mais ce travail n’est que la première étape vers la création de robots recouverts de peau vivante.” La peau développée est beaucoup plus fragile que la peau naturelle et ne peut pas survivre longtemps sans apport constant de nutriments et élimination des déchets. Ensuite, Takeuchi et son équipe prévoient de résoudre ces problèmes et d’incorporer des structures fonctionnelles plus sophistiquées dans la peau, telles que les neurones sensoriels, les follicules pileux, les ongles et les glandes sudoripares.

“Je pense que la peau vivante est la solution ultime pour donner aux robots l’apparence et le toucher de créatures vivantes, car c’est exactement le même matériau qui recouvre le corps des animaux”, déclare Takeuchi.


La pigmentation de la peau humaine recréée avec une bio-imprimante 3D


Plus d’information:
Shoji Takeuchi, peau vivante sur un robot, Question (2022). DOI : 10.1016 / j.matt.2022.05.019. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00239-9

Citation: Des scientifiques fabriquent de la peau humaine vivante pour des robots (9 juin 2022) récupéré le 9 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-scientists-craft-human-skin-robots.html

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