Robot này sử dụng các lớp tế bào cơ và ánh sáng để bơi, xoay hướng và di chuyển trong nước, hướng đến ứng dụng kiểm tra.
Các kỹ sư tại MIT đã tạo ra một robot bơi được vận hành bởi một lớp tế bào cơ xương duy nhất. Robot này sử dụng ánh sáng để điều khiển hai vây, cho phép nó bơi, đổi hướng và điều chỉnh tốc độ khi di chuyển trong nước. Trong các thử nghiệm, robot có thể di chuyển với tốc độ tối đa khoảng bốn lần chiều dài cơ thể mỗi phút và có thể đi theo một nguồn sáng xuyên qua mê cung dưới nước. Các nhà nghiên cứu cho biết thiết kế này có thể giảm lượng mô cơ cần thiết cho robot sinh học lai và có tiềm năng ứng dụng trong giám sát môi trường dưới nước.
Robot này được chế tạo từ một lớp màng gelatin methacrylate (GelMA) dày khoảng 0,5 mm. Hai vây được tạo thành từ lớp màng này, và mỗi vây được phủ một lớp tế bào cơ mỏng hơn sợi tóc người. Các tế bào này đã được biến đổi gen để co lại khi tiếp xúc với ánh sáng.
Khi ánh sáng chiếu vào một trong hai vây, các tế bào cơ ở vây đó co lại, đẩy robot di chuyển trong nước. Việc luân phiên chiếu sáng hai vây cho phép thay đổi hướng và kiểm soát tốc độ của robot. Các nhà nghiên cứu tập trung vào vật liệu dùng làm giá đỡ cho tế bào, vì vật liệu này ảnh hưởng đến khả năng truyền lực của tế bào đến robot. Các thiết kế trước đây sử dụng fibrin, một loại protein tạo thành mạng gel co lại khi tế bào cơ co, làm giảm hiệu quả truyền lực đến robot.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều loại vật liệu gel khác nhau, bao gồm các mức độ cứng và kiểu bề mặt khác nhau. Họ phát hiện ra rằng các rãnh có tiết diện vuông giúp tế bào sắp xếp tốt hơn trên bề mặt. Các tế bào được sắp xếp có trật tự sẽ liên kết thành các bó sợi cơ có thể tạo ra lực lớn hơn và co đồng bộ hơn. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm GelMA với các mức độ cứng khác nhau và nhận thấy rằng các tế bào phát triển trên GelMA cứng hơn tạo ra lực lớn hơn và sắp xếp có trật tự hơn.
Đối với nguyên mẫu robot cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã tạo các rãnh có tiết diện vuông trên màng GelMA và bố trí tế bào cơ ở cả hai mặt. Khi phát triển, các tế bào tự sắp xếp dọc theo các rãnh và liên kết thành các bó sợi cơ, tạo thành hai vây có thể điều khiển độc lập. Sau đó, các nhà nghiên cứu đặt robot vào một đĩa nuôi cấy chứa đầy nước và di chuyển một nguồn sáng phía trên robot. Robot phản ứng với ánh sáng và di chuyển theo đường đi của nguồn sáng xuyên qua mê cung.
Các robot hiện tại được thiết kế để chứng minh khả năng tạo chuyển động chỉ bằng những lớp tế bào cơ mỏng. Các nhà nghiên cứu dự định điều chỉnh cấu trúc robot và tăng tốc độ bơi. Hơn nữa, họ nhận thấy hệ thống này có tiềm năng ứng dụng trong giám sát môi trường dưới nước, một nhiệm vụ có thể không đòi hỏi tốc độ bơi cao.
