Robotarm smager af konstruerede bakterier

En robot-gribearm, der bruger konstruerede bakterier til at "smage" efter et bestemt kemikalie, er blevet udviklet af ingeniører ved University of California, Davis, og Carnegie Mellon University. Griberen er et proof-of-concept for biologisk baseret blød robotteknologi.

"Vores langsigtede vision handler om at bygge en syntetisk mikrobiota til bløde robotter, der kan hjælpe med reparation, energiproduktion eller biosensing af miljøet, " sagde Cheemeng Tan, adjunkt i biomedicinsk teknik ved UC Davis. Værket blev offentliggjort 26. juni i tidsskriftet Videnskab robotik .

Blød robotteknologi bruger letvægts, fleksible og bløde materialer til at skabe maskiner, der matcher levende tings alsidighed, og bløde robotdesigns trækker ofte inspiration fra naturen. Tilføjelse af faktiske levende celler til bløde robotter bringer videnskabsmænd endnu et skridt tættere på at skabe biologisk-mekaniske hybridmaskiner.

"Ved at kombinere vores arbejde med fleksibel elektronik og robothud med syntetisk biologi, vi er tættere på fremtidige gennembrud som bløde biohybride robotter, der kan tilpasse deres evner til at fornemme, føle og bevæge sig som reaktion på ændringer i deres miljøforhold, " sagde Carmel Majidi, en medforfatter og lektor i maskinteknik ved CMU.

Biosensing med manipulerede bakterier

Den nye enhed bruger et biosensing-modul baseret på E. coli-bakterier, der er udviklet til at reagere på det kemiske IPTG ved at producere et fluorescerende protein. Bakteriecellerne ligger i brønde med en fleksibel, porøs membran, der tillader kemikalier at trænge ind, men holder cellerne inde. Dette biosensing modul er indbygget i overfladen af ​​en fleksibel griber på en robotarm, så griberen kan "smage" miljøet gennem fingrene.

Når IPTG krydser membranen ind i kammeret, cellerne fluorescerer, og elektroniske kredsløb inde i modulet registrerer lyset. Det elektriske signal går til griberens styreenhed, som kan afgøre, om man vil hente noget eller frigive det.

Som en test, griberen var i stand til at kontrollere et laboratorievandbad for IPTG og derefter beslutte, om en genstand skulle placeres i badet eller ej.

Indtil nu, denne biohybrid-bot kan kun smage én ting, og det er svært at designe systemer, der kan registrere skiftende koncentrationer, sagde Tan. En anden udfordring er at opretholde en stabil population af mikrober i, eller på, en robot – sammenlignelig med mikrobiomet eller økosystemet af bakterier og svampe, der lever i eller på vores egen krop og udfører mange nyttige funktioner for os.

Biohybridsystemer tilbyder potentielt mere fleksibilitet end konventionel robotteknologi, han sagde. Bakterier kan konstrueres til forskellige funktioner på robotten:at opdage kemikalier, fremstilling af polymerer til reparationer eller generering af energi, for eksempel.