次世代の生物に着想を得たロボットは、自然からインスピレーションを得るだけにとどまらず、実際の生物由来の部品を使用する可能性もある。MITの生物工学者たちは、光に反応するように遺伝子操作された筋細胞を開発しており、これを用いることで、モデルとなった動物のような見た目と動きを持つ、容易に制御可能なロボットの筋肉を開発できる可能性がある。
強靭で力強い骨格筋が光に反応するように改変されたのは、今回が初めてです。光遺伝学の研究者たちは、既に自力で拍動するように準備された心筋細胞を用いてこの研究を行っており、通常は外部からの刺激を必要とする骨格筋が、光バーストの指示に従って収縮・伸長できるようになりました。MITの工学教授であるハリー・アサダ氏は、特に軽量性と機動性が重要となるロボットシステムにおいては、電極で筋肉を刺激するよりも効果的で、かさばらないと述べています。
光遺伝学では、細胞に新しい遺伝子を導入し、光パルス（通常はレーザー光の短いバースト）に反応させる。浅田氏のチームは、骨格筋細胞の培養物である筋芽細胞を用いて、光活性化タンパク質を発現させた。複数の筋芽細胞を長い筋線維に結合させ、20ミリ秒の青色光パルスを照射した。下の動画では、青い点がパルスを表しており、筋線維が反応して収縮する様子がわかる。標的を定めた光バーストは1本の筋線維を収縮させ、より拡散した光ビームは筋線維全体を動かせる。
さらに、この人工筋肉は非常に頑丈です。その力をテストするために、研究チームはマイクロウェル内の2本の小さな柔軟な支柱に筋繊維の細片を取り付けました。繊維が収縮すると支柱が引き寄せられ、研究者はその力を計算できます。この筋肉は人工筋肉ジムとしても使用でき、繊維を曲げることで最高の状態を維持できます。
目標は、人工的に作られた筋繊維の細片を用いて、柔軟でリアルなロボットを製作することです。これらのロボットは、体内の血管内を泳いだり、部屋の中を走り回ったりすることができます。「生物に着想を得たデザインにおいて、生物学はメタファーであり、ロボット工学はそれを実現するためのツールです」と浅田氏は述べました。「生物を統合したデザインにおいて、生物学はメタファーだけでなく、材料も提供します。」
光遺伝学的筋肉に関する研究は、Lab on a Chip誌に掲載される予定です。
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