Lebende Haut für Roboter

Tokio (Japan) - Künstliche, mit Sensoren bestückte Häute verliehen Robotern bereits rudimentäre Sinne für Wärme oder Berührungen. Meistens bestehen die dünnen Hüllen aus Kunststoffen auf der Basis von Silikonen. Japanische Materialforscher gingen nun einen Schritt weiter und züchteten eine Haut aus lebenden Zellen. In der Fachzeitschrift „Matter“ beschreiben sie, wie sie einen Roboterfinger mit dieser wasserabweisenden und selbstheilenden Haut ausstatten konnten. Mögliche Anwendungen sehen die Wissenschaftler in menschenähnlichen, humanoiden Robotern, die dank der bionischen Haut besser menschliche Mimiken imitieren können als Kunststoffhüllen.

„Diese Arbeit ist ein erster Schritt hin zu Robotern, die komplett mit einer lebenden Haut umhüllt werden können“, sagt Shoji Takeuchi von der University of Tokyo. Die Grundlage der Roboterhaut bildet ein Verfahren, mit dem im Labor bereits flache Hautstücke gezüchtet werden konnten. Doch diese ließen sich nicht bündig auf einen Roboterfinger übertragen. Daher griffen Takeuchi und Kollegen zu einem kleinen Gummischlauch, den sie über einen dreigliedrigen Roboterfinger stülpten. In diesem Schlauch füllten sie eine Nährlösung mit dem Strukturprotein Kollagen und lebenden Fibroblasten – die wichtigsten Hautzellen imn Bindegewebe.

Nach wenigen Tagen entstand eine geschlossene Haut, die sich eng an den Roboterfinger anschmiegte. In einem zweiten Schritt fügten sie einen weiteren Zelltyp, die Keratinozyten, hinzu. Diese Hautzellen sind mit mehr als 90 Prozent der häufigste Zelltyp der menschlichen Epidermis und produzieren die stabilisierende Hornsubstanz Keratin. Nach zwei weiteren Zuchtwochen konnte der Roboterfinger so vollkommen von einer stabilen und wasserabweisenden Haut umhüllt werden. Diese hielt dutzenden Biegebewegungen mühelos stand. Traten Risse auf, konnten diese mit einem speziellen Kollagen-Pflaster wieder verschlossen werden.

Mehr als einige Tage hielt diese Roboterhaut allerdings nicht. Trocknete die Haut, verlor sie besonders schnell ihre Flexibilität und riss bei den Fingerbewegungen. Dieses Problem will das Team um Takeuchi in weiteren Versuchen beispielsweise mit filigranen Kanälen beheben, um die Roboterhaut vor dem Austrocknen zu bewahren. Zusätzlich könnten in Zukunft bereits erprobte Sensoren für Tastempfindungen und Temperatur ergänzt werden.