Des scientifiques ont développé une peau "vivante" pour les robots, et c'est quelque chose : ScienceAlert

May 07, 2023

De Talos, l'automate géant en bronze qui gardait la princesse Europa dans les mythes grecs anciens, aux Cylons et Terminators, l'idée d'humains artificiels nous fascine et nous effraie depuis des siècles.

Maintenant, nous sommes plus près que jamais de faire en sorte qu'un robot ressemble remarquablement à un humain, avec le développement de la peau de robot vivant. Cette substance à l'aspect dégoûtant est hydrofuge, auto-cicatrisante et a une texture semblable à celle de notre propre peau.

Parce qu'il est en fait composé de cellules de peau humaine.

"Je pense que la peau vivante est la solution ultime pour donner aux robots l'apparence et le toucher de créatures vivantes, car c'est exactement le même matériau qui recouvre le corps des animaux", a déclaré Shoji Takeuchi, ingénieur en tissus à l'Université de Tokyo.

Les chercheurs ont réussi à recouvrir un doigt de robot fonctionnel à trois articulations avec un prototype de cette peau cultivée en laboratoire.

"Le doigt semble légèrement 'sueur' tout droit sorti du milieu de culture", explique Takeuchi. "Le doigt étant entraîné par un moteur électrique, il est également intéressant d'entendre les claquements du moteur en harmonie avec un doigt qui ressemble à un vrai."

Les tentatives précédentes de greffe de peau sur des surfaces robotiques se sont révélées difficiles. L'ingénieur tissulaire de l'Université de Tokyo, Michio Kawai, et ses collègues ont donc adopté une approche qui permet à la peau de se mouler sur l'appareil.

"Il est difficile de couper, coller ou suturer les extrémités de l'équivalent cutané sans endommager les tissus mous et fragiles", expliquent Kawai et son équipe dans leur article.

Au lieu de cela, ils ont plongé la structure robotique dans une solution de collagène et de fibroblastes dermiques - des cellules qui produisent les protéines qui forment la matrice structurelle de notre peau. Ce sont les principales parties du tissu conjonctif de la peau.

Ils ont ensuite recouvert cette couche d'apprêt de cellules épidermiques (kératinocytes), le principal composant de notre couche cutanée la plus externe. Sans cette couche supplémentaire, le matériau manquerait de déperlance du même type que les animaux.

Dans les images ci-dessous, la perle de polystyrène chargée électrostatiquement colle au doigt sans épiderme, ce qui rend la manipulation du doigt plus difficile.

Bien que le matériau gluant puisse supporter des étirements et des contractions répétés des mouvements du doigt robotique, il est toujours beaucoup plus faible que la peau humaine. L'équipe suggère qu'une plus grande concentration de collagène dans la solution initiale ainsi qu'une maturation supplémentaire des cellules pourraient améliorer cela.

Remarquablement, la peau artificielle peut également être guérie avec un pansement de collagène, que les cellules vivantes prennent et intègrent dans leur système pour aider à combler les dommages.

Bien que les résultats soient assez étonnants, les tissus cultivés en laboratoire sont encore très limités. Il ne peut pas durer longtemps en dehors de sa solution nutritive - tout comme notre peau, il nécessite un approvisionnement constant en eau pour éviter de se dessécher, mais les couches artificielles de la peau manquent des composants compliqués des systèmes circulatoire et des glandes sudoripares pour fournir une telle hydratation.

"La construction de canaux de perfusion à l'intérieur et sous le derme équivalent à imiter les vaisseaux sanguins pour fournir de l'eau, ainsi que l'intégration des glandes sudoripares dans l'équivalent de la peau, sont des orientations importantes pour les recherches futures", écrivent Kawai et ses collègues.

Ils proposent également d'ajouter des «nerfs» et des capteurs afin que la peau fabriquée en laboratoire puisse être polyvalente comme la nôtre - servant à la fois de protection et d'organe sensoriel.

"Nous sommes surpris de voir à quel point le tissu cutané se conforme à la surface du robot", déclare Takeuchi. "Mais ce travail n'est que la première étape vers la création de robots recouverts de peau vivante."

Les chercheurs espèrent que rendre les robots plus humains nous aidera à nous identifier davantage à eux et à les aimer davantage, afin qu'ils puissent mieux communiquer avec nous, au service des industries médicales, des soins et des services. (C'est, bien sûr, si nous pouvons faire progresser les humanoïdes artificiels au-delà de la vallée étrange.)

"Ces découvertes montrent le potentiel d'un changement de paradigme de la robotique traditionnelle au nouveau schéma de la robotique biohybride qui tire parti des avantages des matériaux vivants et des matériaux artificiels", concluent les chercheurs.

Leurs recherches ont été publiées dans Matter.