Es klingt sehr nach Science-Fiction-Film, könnte nun aber Realität werden: humanoide Roboter mit menschlicher Haut. Ein japanisches Forscherteam entwickelt für einen Roboterfinger eine Kunsthaut mit menschlichen Hautzellen, die sich bei Wunden sogar selbst heilen kann.

Roboter mit echter Haut gibt es in Science-Fiction-Filmen schon seit Jahrzehnten - nun sind japanische Wissenschaftler ihrer Verwirklichung einen Schritt näher gekommen: Für einen Roboterfinger entwickelten sie eine künstliche Haut mit menschlichen Hautzellen. Die Kunsthaut sei so dehnbar, dass sie bei Bewegungen des Fingers nicht reißt, schreibt die Gruppe um Shoji Takeuchi von der Universität Tokio im Fachmagazin "Matter". Außerdem sei sie zur Selbstheilung fähig.

"Um Oberflächen effizient mit Hautzellen zu bedecken, haben wir ein Verfahren entwickelt, das Hautgewebe direkt um den Roboter herum formt, was zu einer nahtlosen Hautbedeckung auf einem Roboterfinger führte", wird Takeuchi in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. Dazu stellten er und seine Kollegen den Roboterfinger in eine Form und gossen eine Kollagenlösung mit menschlichen Fibroblasten - also Bindegewebszellen - hinein. Während die Zellen in einer Nährlösung gedeihen, sorgen sie dafür, dass das Kollagen schrumpft und sich eng an die Oberfläche des Roboterfingers legt.

Hautartiges Aussehen und wasserabweisend

So entsteht eine Art Dermis, auch Lederhaut genannt. Auch die äußerste Hautschicht - die Epidermis - bildeten die Wissenschaftler nach, indem sie Keratinozyten - hornbildende Zellen - auf der Dermis ansiedelten. Diese Epidermis lässt den Finger außen nicht nur hautartig aussehen, sondern ist auch wasserabweisend und lässt zudem andere Stoffe aus der Umwelt nicht durch. Sie hat auch einen höheren elektrischen Widerstand als die Dermis: Während ein elektrisch geladenes Kunststoffkügelchen beim Schnippen an der Dermis haften bleibt, wird das Kügelchen von der Epidermis abgestoßen.

Wissen 06.06.22

Nervengifte, Sprengstoff, Viren Kunsthaut spürt gefährliche Stoffe auf

Die Forscher testeten auch, wie sich die künstliche Dermis am besten mit hornbildenden Zellen bedecken lässt. Demnach war es vorteilhaft, die Dermis aus verschiedenen Richtungen besiedeln zu lassen. Außerdem sollte die Kunsthaut zwei Wochen lang in einer Nährlösung gehalten werden. "Direkt dem Nährmedium entnommen, sieht der Finger leicht verschwitzt aus", berichtet Takeuchi. Menschlich auszusehen sei wichtig für humanoide Roboter, die im Gesundheitswesen oder in der Dienstleistungsbranche mit Menschen in Kontakt kämen, betonen die Autoren.

Selbstheilung nach Verwundung

Sie zeigten außerdem, dass die von ihnen entwickelte Kunsthaut die Fähigkeit zur Selbstheilung besitzt. Inspiriert von der Behandlung schwerer Brandwunden bei Menschen, verwendeten sie ein flaches Kollagenstück, das sie auf eine künstlich erzeugte Wunde legten. Das Kollagen wurde nach und nach von den Bindegewebszellen aus der Dermis besiedelt. Die geheilte Stelle war anschließend ähnlich belastbar wie die nahtlos erzeugte Kunsthaut.

"Diese Arbeit ist nur der erste Schritt zur Schaffung von Robotern, die mit lebender Haut bedeckt sind", sagt Takeuchi. Noch ist die entwickelte Kunsthaut deutlich schwächer als natürliche Haut und kann derzeit nur in feuchter Umgebung eingesetzt werden. Denn ohne ständige Nährstoffversorgung und Abfallbeseitigung überleben die Hautzellen nicht lange. Im nächsten Schritt wollen die Forscher daher weitere Bestandteile der menschlichen Haut nachbilden, etwa Nervenzellen, Haarfollikel, Nägel und Schweißdrüsen.