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  • Il braccio robotico ha il sapore di batteri ingegnerizzati

    Questo braccio di presa robotico utilizza batteri ingegnerizzati nei pozzetti delle sue dita per "assaggiare" una specifica sostanza chimica prima di decidere se raccogliere la palla e metterla nel bagno. Il sistema è stato sviluppato dagli ingegneri della UC Davis e della Carnegie Mellon University. Credito:Tess Hellebrekers, Laboratorio di macchine morbide, Università Carnegie Mellon

    Un braccio di presa robotico che utilizza batteri ingegnerizzati per "assaggiare" una specifica sostanza chimica è stato sviluppato dagli ingegneri dell'Università della California, Davis, e Carnegie Mellon University. La pinza è un proof-of-concept per la robotica morbida a base biologica.

    "La nostra visione a lungo termine riguarda la creazione di un microbiota sintetico per robot morbidi che possa aiutare con la riparazione, generazione di energia o biorilevamento dell'ambiente, " disse Cheemeng Tan, assistente professore di ingegneria biomedica alla UC Davis. Il lavoro è stato pubblicato il 26 giugno sulla rivista Robotica scientifica .

    La robotica morbida utilizza leggerezza, materiali flessibili e morbidi per creare macchine che si abbinano alla versatilità degli esseri viventi, e i morbidi design di robot spesso traggono ispirazione dalla natura. L'aggiunta di cellule viventi reali a robot morbidi avvicina gli scienziati di un altro passo alla creazione di macchine ibride biologico-meccaniche.

    "Combinando il nostro lavoro nell'elettronica flessibile e nella pelle robotica con la biologia sintetica, siamo più vicini a scoperte future come robot bioibridi morbidi in grado di adattare le loro capacità di rilevamento, sentire e muoversi in risposta ai cambiamenti nelle loro condizioni ambientali, " disse Carmel Majidi, un co-autore e professore associato di ingegneria meccanica presso CMU.

    Video che mostra la funzionalità di rilevamento ambientale di un modulo morbido incorporato con batteri E. coli. Credito:Justus et al., Sci. Robot. 4, eaax0765 (2019)

    Biorilevamento con batteri ingegnerizzati

    Il nuovo dispositivo utilizza un modulo di biorilevamento basato su batteri E. coli progettato per rispondere all'IPTG chimico producendo una proteina fluorescente. Le cellule batteriche risiedono in pozzetti con un flessibile, membrana porosa che consente l'ingresso di sostanze chimiche ma mantiene le cellule all'interno. Questo modulo di biorilevamento è integrato nella superficie di una pinza flessibile su un braccio robotico, così la pinza può "assaggiare" l'ambiente attraverso le sue dita.

    • Proteine ​​fluorescenti espresse dai batteri sulla pinza robotica azionata dai batteri. Credito:Justus et al., Sci. Robot. 4, eaax0765 (2019)

    • Vista smontata della pinza robotizzata azionata dai batteri. Credito:Tess Hellebrekers

    • Una collaborazione nell'elettronica flessibile e nella biologia sintetica ha prodotto questo morbido, pinza robotica. La tecnologia avvicina gli scienziati alla creazione di macchine ibride biologico-meccaniche. Credito:Tess Hellebrekers, Laboratorio di macchine morbide, Università Carnegie Mellon

    Quando IPTG attraversa la membrana nella camera, le celle sono fluorescenti ei circuiti elettronici all'interno del modulo rilevano la luce. Il segnale elettrico arriva alla centralina della pinza, che può decidere se raccogliere qualcosa o rilasciarlo.

    Come prova, la pinza è stata in grado di controllare un bagnomaria da laboratorio per l'IPTG, quindi decidere se inserire o meno un oggetto nel bagno.

    Finora, questo bot bioibrido può assaggiare solo una cosa ed è difficile progettare sistemi in grado di rilevare le variazioni di concentrazione, ha detto Tan. Un'altra sfida è mantenere una popolazione stabile di microbi in, o su, un robot, paragonabile al microbioma o ecosistema di batteri e funghi che vivono nel o sul nostro stesso corpo e svolgono molte funzioni utili per noi.

    Video che mostra la configurazione sperimentale e il test pick-and-place di rilevamento IPTG in base al quale se si scopre che il bagno contiene IPTG, l'oggetto non è distribuito; se si scopre che il bagno non contiene IPTG, il braccio prende l'oggetto e lo mette nella vasca. Credito:Justus et al., Sci. Robot. 4, eaax0765 (2019)

    I sistemi bioibridi offrono potenzialmente più flessibilità rispetto alla robotica convenzionale, Egli ha detto. I batteri potrebbero essere progettati per diverse funzioni sul robot:rilevamento di sostanze chimiche, fabbricazione di polimeri per riparazioni o generazione di energia, Per esempio.


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