Roboter mit biologischem Muskelantrieb gebaut

Mit aus einzelnen Zellen gezüchteten und später auch trainierten biologischen Muskeln treiben Forscher der National University of Singapore (NUS) um Tan Yu Jun und ihren Doktoranden Zhou Jinrun einen kleinen Schwimmroboter an. Dieser soll schneller schwimmen als vergleichbare Maschinen.

Die NUS-Experten Jun und Jinrun ließen sich beim Krafttraining für ihre Muskeln vom Armdrücken inspirieren. Auch die Muskeln aus dem Labor ließen sie gegeneinander arbeiten. Bei diesem Firnesstraining, das rund um die Uhr und mehrere Tage lang stattfand, steigerten sie ihre Kraft ohne Zutun der beiden Wissenschaftler. Dies befähigte sie zu einer Geschwindigkeit von 467 Millimetern pro Minute, was für normale Roboter mäßig, für biohybride Roboter aber sensationell schnell ist.

Die kleinen Schwimmer sind zwar nicht beim Tempo, jedoch in anderer Beziehung ihren mechanischen Pendants deutlich überlegen. Da ihr Antrieb weich und auch der Rest des Roboters nicht aus starren Materialien gefertigt ist, lässt er sich als minimalinvasives biomedizinisches Werkzeug, als anpassungsfähiger Umweltsensor etwa für Feuchtisotope und Korallenriffe und als vollständig biologisch abbaubarer Roboter einsetzen, der sich nach Erfüllung seiner Aufgabe sicher zersetzt.

Elektrisches Feld lässt Muskel zucken

Angetrieben wird der Muskel von einem elektrischen Feld - er zuckt, wenn er stimuliert wird - und zwar so, dass er sich mithilfe der angeschlossenen Flosse fortbewegt. Entscheidend für seine Kraft ist das Training. Dazu nutzen die Forscher ein Verhalten, das Biologen seit Langem kennen.

Junge Skelettmuskelzellen ziehen sich selbstständig zusammen und entspannen sich wieder, wenn sie reifen. Das beginnt am dritten Tag ihres Lebens, erreicht am fünften Tag seinen Höhepunkt und flacht dann ab. Mechanisch sind sie so miteinander verbunden, dass sie gegeneinander zucken, was ihre Kraft steigert. (pte)