Группа исследователей из Фрайбургского университета (University of Freiburg) создала новый тип искусственных мускулов, которые полностью изготовлены из белков и органических соединений естественного происхождения. В ответ на внешние стимулы эти мускулы сокращаются точно так же, как их живые прототипы, и это позволит использовать данную технологию не только в робототехнике, но и для создания протезов и имплантатов следующих поколений.

Практически все искусственные мускулы, о которых нам доводилось слышать ранее, имеют уж слишком «искусственную природу», в большинстве случаев они изготавливаются из различных видов пластмасс, нейлона, резины и даже углеродных нанотрубок. Такие устройства идеально подходят для роботов и различных автоматических устройств, но использование техногенных материалов делает их несовместимыми с тканями человеческого тела.

Проблему биологической совместимости исследователи из Фрайбургского университета решили путем использования эластина, белка естественного происхождения, который придает тканям кожных покровов, кровеносных сосудов их эластичность. Однако исследователи провели некоторые изменения в структуре белка, которые сделали его чувствительным к двум внешним факторам — к изменению температуры и кислотности окружающей среды. При этом, воздействие одного из факторов приводит к сокращению мускулов, а второй вызывает обратное действие — их расслабление.

В конце концов на свет появился биологический искусственный мускул, приводимый в действие сульфидом натрия, который является продуктом «колебательной» химической реакции. Для запуска всего процесса используется подъем температуры до точки выше 20 градусов Цельсия, что вызывает периодические изменения уровня pH, заставляющие мускул то сокращаться, то расслабляться.

Изменения температуры окружающей среды и концентрации компонентов для химических реакций позволяет реализовать весьма точное управление процессом сокращения искусственных мускулов. Также ученые разработали ряд алгоритмов управления, которые позволят совершать определенные действия устройству, состоящему из нескольких искусственных мускулов, установленных в различных направлениях.

Наряду с применением в области так называемой «мягкой робототехники», такой вид биологически совместимых с некоторыми видами естественных тканей искусственных мускулов может быть использован для создания имплантируемых устройств, которые не будут отторгаться человеческим организмом. «В будущем мы собираемся доработать материал искусственных мускулов таким образом, что он станет чувствительным к некоторым дополнительным факторам, таким, как концентрация определенных солей в окружающей среде» — пишут исследователи, — «Также мы планируем изменить «источник энергии» для биологических искусственных мускулов, мы планируем перевести их на питание некоторыми аминокислотами, которые могут легко быть получены из биомассы».