In questo articolo Indice dei contenuti 3 sezioni
All’Università di Tokyo un gruppo di ricercatori è riuscito a rivestire un dito robotico con pelle umana vivente coltivata in laboratorio, capace perfino di formare le rughe sulle nocche quando l’articolazione si piega. Un risultato che cambia prospettiva rispetto a come la robotica ha sempre immaginato la superficie esterna delle sue macchine.
Per molto tempo la pelle robotica è stata realizzata con silicone, gomma o poliuretano. Sono materiali scelti perché si avvicinano all’aspetto del tessuto umano senza però essere vivi. Il team giapponese ha seguito una strada diversa e al posto di un rivestimento sintetico ha usato cellule umane vere, cresciute direttamente attorno alla struttura meccanica.
Va detto subito che non si tratta di un prodotto destinato al mercato. È un prototipo di laboratorio presentato sulla rivista scientifica Matter il 9 giugno 2022 e il suo valore sta tutto nella dimostrazione che un tessuto biologico può convivere con una struttura robotica conservando proprietà significative della pelle vera e propria.
Come è nata la pelle del dito robotico
Il lavoro è stato guidato da Shoji Takeuchi, ingegnere specializzato in sistemi bioibridi, insieme ai coautori Michio Kawai, Minghao Nie, Haruka Oda e Yuya Morimoto. Il gruppo ha sfruttato un processo di modellazione dei tessuti per far crescere i due strati principali della cute umana intorno a un dito meccanico perfettamente funzionante.
Il procedimento è partito immergendo il dito in una miscela di collagene e fibroblasti dermici umani, che hanno dato vita a uno strato connettivo simile al derma. Successivamente sono stati applicati i cheratinociti, le cellule che hanno formato l’epidermide. Secondo quanto descritto dai ricercatori il rivestimento copriva senza interruzioni le tre articolazioni del dito e ha sviluppato proprietà di barriera confermate da analisi sia strutturali sia funzionali.
Far crescere la pelle direttamente sulla struttura porta un vantaggio concreto perché l’aderenza risulta sempre perfetta e il dispositivo può piegarsi con facilità. Se la pelle fosse stata ritagliata da un foglio piatto e poi incollata, le forme imprecise e le cuciture avrebbero finito per ostacolare il movimento.
Cosa sa fare questa pelle e dove si ferma
Quando il dito robotico si muoveva il rivestimento si allungava e lo seguiva. Le rughe comparse in corrispondenza delle giunture non erano un motivo stampato sulla superficie ma una vera risposta del tessuto biologico allo stress meccanico. Una differenza sottile ma importante.
Per verificare la capacità di riparazione i ricercatori hanno tagliato lo strato dermico e hanno applicato sopra la ferita un foglio di collagene privo di cellule. In un mezzo liquido i fibroblasti circostanti hanno integrato gradualmente il materiale nell’arco di circa sette giorni. Gli stessi autori parlano di riparazione biologica assistita e non di guarigione spontanea, visto che il foglio di collagene doveva essere applicato intenzionalmente. Takeuchi ha comunque commentato il risultato con entusiasmo spiegando che il gruppo ha creato un dito robotico funzionante che si articola proprio come il nostro ed è coperto da una sorta di pelle artificiale in grado di guarire da sola.
Lo studio ha dimostrato aspetto, movimento, funzione di barriera e riparazione assistita. Non ha invece mostrato sensibilità tattile, percezione della temperatura, funzione immunitaria o guarigione autonoma. C’è poi un limite pratico non da poco perché le cellule vive hanno bisogno di umidità controllata, nutrienti e condizioni ambientali adatte per sopravvivere. Già questo basta a collocare il sistema molto lontano da ciò che un qualsiasi prodotto di consumo potrebbe oggi gestire.
Una strada ancora lunga prima delle applicazioni reali
Tra le sfide ingegneristiche ancora aperte ci sono la durata nel tempo del tessuto, il trasporto dei nutrienti e la possibilità di estendere la tecnica a strutture robotiche più grandi. Le ricerche future dovranno affrontare la vascolarizzazione o comunque un sistema per nutrire le cellule, un ancoraggio solido su superfici più ampie e il mantenimento della pelle fuori dagli ambienti di coltura controllati.
Le possibili applicazioni comprendono robot umanoidi, rivestimenti per protesi e piattaforme per test medici o cosmetici, ma restano direzioni di lungo periodo e non prodotti in arrivo a breve. Colmare la distanza tra un singolo dito di laboratorio e un robot da incontrare in un ospedale o in una struttura di assistenza è un problema che terrà impegnati i ricercatori ancora per diversi anni.
Fonte: TecnoAndroid
