Ученые создали искусственные мускулы на основе клеток обычного репчатого лука - «Наука и технологии»

Многие области современной науки и техники, такие, как робототехника, протезирование и даже нанотехнологии нуждаются в создании искусственных мускулов, способных преобразовать энергию одного вида, к примеру, электрическую, в энергию механического движения. Для изготовления таких искусственных мускулов используются всевозможные электроактивные эластомеры, "мятый" графен, скрученные нанотрубки, материалы на основе диоксида ванадия. Но проблема заключается в том, что большая часть созданных искусственных мускулов может обеспечить приемлемое усилие либо расширяясь, либо сокращаясь в одну сторону. Но недавно, ученые из Национального университета Тайваня (National Taiwan University) успешно решили эту проблему при помощи клеток обычного репчатого лука.

Группа, возглавляемая профессором Вэн-Пинем Шихом (Wen-Pin Shih) и его аспирантом Чин-Чуном Ченом (Chien-Chun Chen), взяла клетки эпидермы лука - тонкой прозрачной мембраны, находящейся сразу после внешней оболочки луковицы. Эта ткань состоит из одного слоя клеток, имеющих достаточно большие размеры и упорядоченных так, что структура ткани чем-то напоминает кристаллическую решетку некоторых материалов.

Сначала ученые обработали ткань эпидермы кислотой, которая удалила из клеток гемицеллюлозу, белок, который обеспечивает твердость и прочность стенок клетки. После этого мембрана с двух сторон была покрыта слоем золота, при этом, слой с одной из сторон был преднамеренно сделан более толстым, что обеспечило некоторую асимметрию механических свойств материала.

Когда к слоям золота, которые выступали в качестве электродов, был подведен электрический потенциал с низким напряжением, то клетки начали расширяться, изгибая материал в направлении стороны с более толстым слоем золота. Подача более высокого потенциала привела к обратному эффекту и материал начал изгибаться в направлении более тонкого слоя золота.

Для демонстрации работоспособности таких "луковых" искусственных мышц ученые создали своего рода пинцет, который может захватить и удерживать небольшой шарик, скатанный из хлопковой ваты.

"Мы обнаружили, что клеточная мембранная структура, напоминающая кристаллическую решетку, может приводить искусственные мышцы в действие способом, который еще ни разу никем не использовался" - рассказывает профессор Вэн-Пин Ших, - "А в ближайшем времени мы будем пытаться изменить технологию для того, чтобы "луковые" искусственные мышцы управлялись при помощи более низкого напряжения, вырабатывали большее механическое усилие и будем искать подходящий синтетический материал, который сможет стать заменой материалу естественного происхождения".