Japanische Forscher haben einen Weg gefunden, gezüchtete Haut sicher und reißfest am Körper eines Roboters zu befestigen. Dies könnte Roboter ermöglichen, die sehr menschlich aussehen und sich selbst heilen können. Kurzfristig könnte die Methode auch neue Sensoren und medizinische Tests ermöglichen. Für einen Test haben die Forscher einen Hautlappen zum Lächeln gebracht.
Von Michael Förtsch
Als der Roboter T-800 in Terminator ins Jahr 1984 geschickt wird, fällt er unter den Menschen in Los Angeles kaum auf. Abgesehen davon, dass er in Gestalt von Arnold Schwarzenegger größer und muskulöser ist und, wenn er spricht, einen österreichischen Akzent hat. Verantwortlich dafür ist, dass das mechanische Endoskelett des Killerroboters von Skynet mit menschlichem Gewebe überzogen wurde, das verletzt werden, heilen und auch altern kann. Genau das ist keine Science Fiction mehr, wie Forscher der japanischen Universität Tokio jetzt in einer Pressemitteilung verkündeten. Das könnte sowohl die Fähigkeiten von Robotern verbessern als auch ihre Akzeptanz durch den Menschen erhöhen.
Die Züchtung von Hautgewebe ist bereits seit einiger Zeit möglich, wenn auch immer noch ein mühsamer und langwieriger Prozess. Die Transplantation biologischer Hautlappen auf eine nicht-biologische Struktur wie ein Metall- oder Kunststoffskelett ist dagegen bisher fast immer gescheitert. Denn bei Menschen und anderen Säugetieren ist die Haut durch biologische Bänder, die Faszien, mit dem darunter liegenden Gewebe verbunden, die auch dafür sorgen, dass sich die Haut bei Bewegungen gemeinsam mit den Muskeln dehnt und zieht. Bei Robotern konnte dieser Vorgang nicht nachgebildet werden, da die Haut auf künstlichen Oberflächen einfach keinen sicheren Halt findet.
Das Team um Shoji Takeuchi von der Abteilung für mechanische und biofunktionale Systeme der Universität Tokio hat nun eine spezielle Perforation entwickelt, die einer artifiziellen Haut auf einer künstlichen Oberfläche genau diesen Halt geben soll. Dabei handelt es sich um winzige V-förmige Vertiefungen, in die die Haut einwachsen kann. „Wir haben einen Weg gefunden, die Haut mit komplexen Strukturen zu verbinden, indem wir die Strukturen der menschlichen Haut nachahmen und speziell angefertigte V-förmige Perforationen in feste Materialien einbringen“, sagt Shoji Takeuchi. Diese V-förmigen Einkerbungen wirken wie eine Verwurzelung oder ein Anker für das Gewebe.
Gruseliges Lächeln
Um ihr Verfahren zu testen, haben Takeuchi und sein Team menschliche Haut über eine kleine Büste eines menschlichen Gesichts gezogen, die glatt einem Horrorfilm entsprungen sein könnte. Außerdem spannten sie einen runden Hautlappen mit Plastikaugen auf eine bewegliche Oberfläche, die es ermöglichte, mit der künstlichen Haut ein rudimentäres Lächeln zu ziehen, das nicht weniger gruselig aussieht. Shoji Takeuchi sieht noch viele Herausforderungen für die Zukunft. Unter anderem müssten noch Wege gefunden werden, die Haut gezielter zu gestalten, um verschiedene Hautdicken für unterschiedliche Anwendungen zu schaffen.
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Auch ist es bisher nicht gelungen, etwa Fettgewebe und Blutgefäße zu integrieren. Darüber hinaus müsste dauerhaft sichergestellt werden, dass die Oberflächen beim Aufbringen der Haut steril sind, so dass es nicht zu Infektionen kommen kann. Takeuchi sieht aber auch viele neue Möglichkeiten, die sich durch das Aufbringen künstlicher Haut auf Roboterkörper oder generell künstliche Oberflächen ergeben. Langfristig könnten Roboter mit menschlichem Aussehen entwickelt werden, die kleine Kratzer und Risse selbst heilen, so wie es die menschliche Haut tut. Das könnte ihre Akzeptanz bei den Menschen erhöhen und ihre Wartung vereinfachen.
Ebenso könnte die Haut einem Roboter ein Tastgefühl oder die Möglichkeit bieten, Wärme und Kälte wahrzunehmen, wenn es in Zukunft beispielsweise gelingt, Nerven in die Haut einzuflechten. Kurzfristig könnten so bereits Sensoren entwickelt werden, die mit menschlicher Haut funktionieren oder für medizinische Wirkungstests eingesetzt werden können. Sogenannte Skin- oder Organ-on-a-Chip-Systeme, die zum Beispiel die Verträglichkeit bestimmter Umgebungen für den Menschen sehr genau messen können oder mit denen die Langzeitwirkung bestimmter Medikamente auf der Haut ohne tierische oder menschliche Versuchspersonen getestet werden kann.
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