3Dプリントスタンプでソフトロボティクス用合成筋肉を実現

MITの研究チームが、複数の方向に収縮する筋組織を育てる方法を開発しました。微細な溝のある小さな型を3Dプリンターで作り、柔らかいハイドロゲルに押し付けて模様を付け、そこに生きた筋細胞を育てました。得られたのは目の虹彩を模した研究室での実証モデルであり、実用化された義肢やロボットではありません。

複数方向の力が必要な理由

従来の多くの生体筋アクチュエーターでは筋線維がほぼ一方向に並び、一つの軸に沿ってしか引っ張れませんでした。体の動きには複数方向の力の協調が必要です。虹彩には瞳孔を囲む環状の筋線維と放射状に伸びる線維があります。研究チームはこの配置を参考に、培養する筋線維の向きを制御しました。

STAMPという製造法

STAMPは微細な表面模様を型押ししてアクチュエーターを作る方法です。型の溝は筋細胞一個ほどの幅でした。ハイドロゲルに溝を付けて細胞をまくと、細胞は溝に沿って並び、線維へと融合します。タンパク質による処理は、型を外す際に柔らかいゲルが破れるのを防ぎました。型は再利用でき、研究者は卓上型3Dプリンターへの応用も可能と考えています。

出典：MIT

実験で示されたこと

研究チームは環状と放射状の筋線維を持つ虹彩型の構造を作りました。光に反応するよう調整した骨格筋細胞の一部に光を当てると、それぞれ異なる方向に収縮し、人工的な瞳孔が狭まる動きも起きました。計算モデルの予測は観察結果と一致しました。3D印刷したのは型であり、筋線維そのものは生きた細胞です。機能する人間の目を印刷したわけではありません。

将来は柔らかいロボット、組織研究、薬剤試験に役立つ可能性があります。しかし、筋疾患を治療できること、通常のモーターを広く置き換えること、決まった時期に商用化できることは示されていません。細胞への長期的な栄養供給、耐久性、安定した製造も課題です。

関連分野の企業

Oceaneering Internationalは海中用ロボットなどを開発しています。MITの研究には参加しておらず、この筋アクチュエーターを製品に使っていると論文が示したわけでもありません。研究成果は同社株の将来の成績を保証しません。

Oceaneering International (OII) (OII )

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参考文献：Rossy, T. ほか「Leveraging microtopography to pattern multi-oriented muscle actuators」Biomaterials Science 13, 2891–2907 (2025)。doi:10.1039/D4BM01017E。