Das Team der Universität Tokio unter der Leitung von Professor Shoji Takeuchi hat eine 18 Zentimeter große Roboterhand gebaut, deren Muskeln nicht aus Metall oder Kunststoff bestehen, sondern aus biologischem Gewebe, das im Labor gezüchtet wurde. Ziel war es, die sogenannte biohybride Robotik voranzutreiben – also Maschinen zu schaffen, die mechanische Strukturen mit lebendem Gewebe kombinieren.
Künstliche Hand mit echten Muskeln – gezüchtet im Labor
Die größte Herausforderung war dabei die Versorgung des Muskelgewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen. Zu dicke Zellschichten sterben schnell ab – ein bekanntes Problem in der Tissue-Engineering-Forschung. Die Lösung: Die Forschenden entwickelten dünne, aufrollbare Muskelschichten, ähnlich wie Sushirollen, die sogenannte MuMuTAs (Multiple Muscle Tissue Actuators). Diese Konstruktion ermöglicht eine bessere Versorgung der Zellen und gleichzeitig ausreichend Kraft für Bewegung.
Bewegung, Kraft – und Müdigkeit
Die Hand wurde im 3D-Druck gefertigt und besitzt fünf Finger, die jeweils über drei Gelenke verfügen. Die Finger sind über Kabel mit den Muskelzylindern verbunden, die sich in Glaskammern befinden. Durch elektrische Impulse kontrahieren die Muskeln und bewegen so die Hand – etwa beim Greifen eines Clips oder beim Spielen von „Schere, Stein, Papier“.
Besonders bemerkenswert: Nach etwa zehn Minuten Daueraktivität zeigten die Muskeln Ermüdungserscheinungen – genau wie bei echten menschlichen Muskeln. Nach einer Stunde Ruhe in einem Nährmedium erholten sie sich vollständig und konnten erneut eingesetzt werden. „Diese Muskeln könnten durch Training sogar leistungsfähiger werden“, so Takeuchi.
Eine neue Grenze zwischen Mensch und Maschine
Noch sind die erzeugten Kräfte gering – etwa 8 Millinewton pro Muskelzylinder – doch die Kraftdichte von 0,7 Millinewton pro Quadratmillimeter ist ein Rekord für kultiviertes Gewebe. Die Technologie ist ein Meilenstein, der in Zukunft nicht nur realistischere Prothesen, sondern auch Roboter mit lern- und anpassungsfähigen Muskeln ermöglichen könnte.
Der Übergang von Mechanik zu Biologie wird damit greifbar – und die Trennung zwischen künstlich und lebendig verschwimmt zunehmend.
