Simmande robot ska ge ny kunskap om hjärtat

En 16 millimeter lång genomskinlig robot med celler tagna från råtthjärtan simmar snabbare än någon annan robot hittills klarat.

– Funktionellt är det en rocka, genetiskt är det en råtta. Och den är definitivt levande, säger Kevin Kit Parker, professor i bioteknik och tillämpad fysik vid Harvard i Boston i USA.

Roboten är byggd av ett material som ofta används i bröstimplantat och har ett skelett av guld. Råttcellerna är modifierade så att de är känsliga för ljus, och när forskarna lyser på den lilla roboten simmar den som en rocka: fenorna börjar bölja upp och ner, och roboten rör sig framåt med en hastighet av 1,5 millimeter i sekunden. Det är långsamt jämfört med riktiga fiskar, men snabbt för en robot.

Dessutom går robotrockan att styra med ljuset. Den svänger när ena fenan får mer ljus än den andra så att den kan simma slalom längs en hinderbana. Studien om roboten publiceras i veckans nummer av tidskriften Science.

Idén till den simmande roboten föddes för fyra år sedan när Kevin Kit Parker besökte ett akvarium i en djurpark med sin dotter. Hon stack ned handen i vattnet för att klappa en rocka, som blixtsnabbt bytte riktning och simmade i väg åt ett annat håll så att hon inte kunde röra den.

– Insikten slog ned som en bomb när det hände. ”Jag kan bygga en sådan”, tänkte jag, säger Kevin Kit Parker.

Han är framför allt intresserad av hjärtats fysiologi, och den simmande robotrockan är ett steg på vägen mot att bygga en pacemaker som styrs av ljus, och även ett helt fungerande hjärta.

– De flesta hjärtforskare undersöker hjärtat direkt. Jag beslöt att ta vägen via akvariet, säger Kevin Kit Parker.

Alla havslevande djur utom skaldjuren har muskler som är utvecklade för att röra sig i och förflytta vätskor och kan därför lära oss mycket om hur en muskelpump som hjärtat fungerar, menar han.

Hans forskargrupp har tidigare också byggt en robot som simmar som en manet.

Kevin Kit Parker menar att de flesta läroböcker ger en felaktig bild av hjärtmusklerna, och att vi därför är sämre på att behandla hjärtsjukdomar än vi skulle kunna vara.

– När vi öppnar bröstkorgen hos ett djur ser vi att hjärtslagen varierar lite från slag till slag. Det står det inget om i böckerna, och jag har funderat över det i åratal. Musklerna i rockornas fenor är uppbyggda på samma sätt som hjärtats muskler, säger han.

Rockaroboten har ett skelett av guld. Foto: Karaghen Hudson och Michael Rosnach

Robotrockan är ett tvärvetenskapligt projekt, som innefattar hydrodynamik, bioteknik, utveckling av nya material, genteknik, robotteknik och marinbiologi.

– Det är en av sakerna som gör Harvard fantastiskt: att vi har experter från så många olika fält på ett ställe, säger Kevin Kit Parker.

I hans forskargrupp finns även fyra konstnärer, för att öka utbytet mellan olika perspektiv.

– Det var ett beslut jag tog för länge sedan: jag vill inte bara leta efter de bästa forskarna. Jag vill anställa de mest kreativa människorna, säger han.

Den simmande robotrockan är framför allt ett projekt för att lära forskarna mer. Kevin Kit Parker själv har lärt sig mer om hur hjärtat fungerar samtidigt som marinbiologerna har fått insikter om rockornas uppbyggnad, och robotteknikerna utvecklat nya sätt att styra maskiner.

Att bygga robotar av levande celler kan vara en utmaning.

– Vi använder celler som byggnadsmaterial, som ingenjörer använder stål, trä eller betong. Men eftersom cellerna lever kan de avgöra om dagen i labbet blir lyckad eller inte, säger Kevin Kit Parker.

Robotarna simmar i en näringslösning för att hålla cellerna vid liv. Även om Kevin Kit Parker ser robotrockorna som levande skulle han inte kalla dem för organismer.

– Hur definierar man en organism? Robotarna kommer att dö, men de kan inte föröka sig, säger han.