Репчатый лук взяли за основу клеток искусственных мускулов

Создание искусственных мускулов остро необходимо для многих сфер современной науки и техники. Например, для робототехники, протезирования и даже нанотехнологий. Ведь такие мускулы способны преобразовать энергию одного вида в другой. Скажем, электрическую энергию – в энергию механического движения. 

 

Для того чтобы получить такие искусственные мускулы, сегодня применяют разнообразные электроактивные эластомеры, скрученные нанотрубки, «мятый» графен, материалы на основе диоксида ванадия. 

 

Однако проблема в том, что львиная доля мускулов, которые созданы учеными, способна обеспечить приемлемое усилие либо при расширении, либо при сокращении только в одну сторону. Но недавно учеными из Национального университета Тайваня (National Taiwan University) была успешно решена эта проблема. Для этого они применили клетки обычного репчатого лука.

 

Группа во главе с профессором Вэн-Пинем Шихом (Wen-Pin Shih) и его аспирантом Чин-Чуном Ченом (Chien-Chun Chen) использовала клетки эпидермы лука. Это тонкая прозрачная мембрана, которая располагается после внешней оболочки луковицы. Эта ткань представляет собой слой клеток, которые имеют достаточно большие размеры. Они упорядочены так, что структура ткани очень похожа на кристаллическую решетку. 

 

 

Первым делом была обработана ткань эпидермы кислотой. Так удалось удалить из клеток гемицеллюлозу и белок, обеспечивающий твердость и прочность стенок клетки. Потом мембрану с двух сторон покрыли слоем золота. Слой с одной из сторон специально сделали толще. За счет этого удалось обеспечить асимметрию механических свойств материала.

 

Когда к слоям золота, служащим как электроды, подвели электрический потенциал с низким напряжением, клетки сразу же расширились. Они изгибали материал в направлении той стороны, у которой более толстый слой золота. С подачей более высокого потенциала был получен обратный эффект. Материал начал изгибаться в направлении, где слой золота тоньше.

 

Чтобы показать работоспособность «луковых» мышц, ученые придумали необычный пинцет, способный с их помощью захватить и удержать маленький шар из хлопковой ваты.

 

Ученые установили, что клеточная мембранная структура способна приводить в действие искусственные мышцы в действие. Причем таким способом, который ранее никто не предлагал. 

 

В ближайшей перспективе ученые попытаются изменить технологию так, чтобы «луковые» мышцы были управляемы с использованием более низкого напряжения и вырабатывали большее механическое усилие. Теперь дело в том, чтобы найти подходящий синтетический материал. Он должен заменить материал естественного происхождения.