Depuis longtemps, les humains et autres animaux s’appuient sur des mécanismes biologiques et neurologiques complexes pour réaliser des mouvements corporels, tandis que les experts en robotique travaillent depuis des décennies à développer des systèmes imitant ces mécanismes, bien que leurs méthodes d’entraînement diffèrent considérablement de celles des organismes vivants. Récemment, des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, de l’Université Northwestern et d’autres institutions ont réalisé une avancée majeure en développant un nouveau type de robot biohybride, apportant une nouvelle lueur d’espoir au développement de la robotique.

L’auteur principal de l’article, le Dr Rashid Bashir, professeur de bio-ingénierie à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et doyen du Grainger College of Engineering, a déclaré à Tech Xplore que cet article représente une étape importante dans les 15 années de recherche sur les robots biohybrides, démontrant un jalon clé dans l’utilisation de neurones pour contrôler les muscles, et ainsi diriger le mouvement de robots biohybrides rampants.

Dans le corps humain, le mouvement autonome de certaines parties du corps est contrôlé par le cerveau, où les neurones commandent les muscles pour produire la force de mouvement. Le Dr Bashir et ses collègues ont travaillé à reproduire ce processus physiologique clé dans des robots biohybrides à l’échelle micro. Ils ont également tenté d’utiliser des micro-LED sans fil embarquées, développées par l’équipe du professeur John Rogers de l’Université Northwestern, pour stimuler et entraîner optiquement les tissus neuronaux, modifiant ainsi la vitesse de mouvement des robots biohybrides.

Les robots biohybrides développés par les chercheurs reposent sur un échafaudage en polymère facilement fabriqué par impression 3D, conçu avec soin par l’équipe du professeur Yonggang Hwang de l’Université Northwestern à l’aide de méthodes avancées de modélisation et de simulation. Ensuite, l’équipe a utilisé des techniques d’ingénierie tissulaire biohybride pour cultiver des tissus musculaires biologiques autour de l’échafaudage en polymère, renforçant ainsi ses performances. Plus précisément, ils ont différencié des cellules souches de souris en neurones moteurs et les ont implantées sur la structure imprimée en 3D, tout en utilisant un milieu de culture riche en nutriments pour favoriser la différenciation, la croissance des tissus musculaires et la formation de jonctions neuromusculaires.