## Tay Robot Sinh Học: Bước Tiến Mới Và Những Hạn Chế Của Công Nghệ
Một bàn tay robot sinh học kích thước người thật đã được chế tạo, làm nổi bật những hạn chế hiện tại của công nghệ này. Robot sinh học lai (biohybrid) kết hợp các thành phần sinh học như cơ, thực vật, thậm chí nấm với vật liệu phi sinh học. Mặc dù việc tạo ra các bộ phận phi sinh học khá dễ dàng, nhưng việc duy trì sự sống và hoạt động tốt của các thành phần hữu cơ luôn là một thách thức. Đây là lý do tại sao các máy móc hoạt động bằng cơ sinh học thường có kích thước nhỏ và cấu tạo đơn giản – chỉ dài vài cm và thường chỉ có một khớp hoạt động.
Giáo sư Shoji Takeuchi, Đại học Tokyo, Nhật Bản, người đứng đầu nhóm nghiên cứu chế tạo bàn tay robot sinh học kích thước 18cm, mô tả khó khăn trong việc mở rộng quy mô robot sinh học lai: “Việc mở rộng quy mô robot sinh học lai gặp khó khăn do lực co bóp yếu của các mô cơ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, nguy cơ hoại tử ở mô cơ dày và thách thức trong việc tích hợp các bộ truyền động sinh học với cấu trúc nhân tạo.”
Vấn đề hoại tử là trở ngại lớn nhất. Mô cơ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm thường cần môi trường lỏng cung cấp chất dinh dưỡng và oxy. Mô cơ mỏng dễ dàng tiếp nhận chất dinh dưỡng, nhưng khi dày lên để tăng sức mạnh, các tế bào bên trong bị thiếu oxy và chất dinh dưỡng, dẫn đến hoại tử. Sinh vật sống giải quyết vấn đề này bằng hệ thống mạch máu, nhưng việc tạo hệ thống mạch máu nhân tạo trong mô cơ nuôi cấy vẫn còn khó khăn.
Giải pháp của nhóm nghiên cứu là “cuốn sushi”: Nuôi cấy các sợi cơ mỏng, xếp cạnh nhau trên đĩa petri, sau đó cuộn chúng lại thành các ống gọi là MuMuTAs (bộ truyền động mô cơ đa năng). Phương pháp này đảm bảo tất cả tế bào đều được tiếp cận chất dinh dưỡng và oxy. MuMuTAs được kích hoạt bằng tín hiệu điện, có thể uốn cong hoặc xoay tùy thuộc vào các sợi cơ được co lại.
Năm MuMuTAs được sử dụng để điều khiển các ngón tay của bàn tay robot 3D in bằng nhựa, ngâm trong môi trường lỏng. Mỗi ngón tay có ba khớp, được điều khiển bởi cáp nối với MuMuTAs đặt ở cẳng tay. Bàn tay có thể thực hiện các cử chỉ khác nhau, như trò chơi oẳn tù tì, hoặc thao tác các vật nhỏ. Mỗi MuMuTA tạo ra lực co bóp 8 mN, đủ để nâng một chiếc kẹp giấy nhỏ. Việc “giải phóng” MuMuTAs sau khi sử dụng giúp cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho tế bào, kéo dài tuổi thọ của chúng.
Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế: bàn tay chỉ hoạt động một chiều (do lực đẩy); cần môi trường lỏng để hoạt động; và bị mỏi sau khoảng 10 phút hoạt động liên tục. Lực co bóp của MuMuTAs (0,7 mN/mm²) vẫn thấp hơn so với cơ sống (khoảng 6 mN/mm²). Nhóm nghiên cứu đề xuất các giải pháp như sử dụng vật liệu đàn hồi, thêm MuMuTAs đối kháng, hệ thống cung cấp chất dinh dưỡng nhân tạo, và “tập thể dục” cho mô cơ để cải thiện sức mạnh và độ bền.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Robotics: [http://dx.doi.org/10.1126/scirobotics.adr5512](http://dx.doi.org/10.1126/scirobotics.adr5512)
**Keywords:** Robot sinh học, biohybrid, tay robot, mô cơ nuôi cấy, hoại tử, MuMuTAs, công nghệ sinh học, robot lai, Science Robotics, Shoji Takeuchi, Đại học Tokyo.