Работа демонстрирует новый метод создания био-вдохновленных роботов с помощью тканевой инженерии. Батоидные рыбы, в том числе скаты, отличаются плоским телом и длинными крыльевидными плавниками, которые отходят от головы. Эти ласты движутся энергоэффективными волнами, которые исходят от передней части ласта к задней, позволяя батоидам грациозно скользить по воде. Вдохновленный этим дизайном, Sung-Jin Park et al. попытался создать миниатюрного робота для мягких тканей с аналогичными качествами и эффективностью.
Они создали нейтрально заряженные золотые скелеты, имитирующие форму ската, которые были покрыты тонким слоем эластичного полимера. Вдоль верхней части роботизированного луча исследователи стратегически выровняли кардиомиоциты крысы (мышечные клетки). Кардиомиоциты при стимуляции сокращают плавники вниз.
Поскольку для стимулирования плавников к восходящему движению потребуется второй слой кардиомиоцитов, исследователи вместо этого разработали золотой скелет в форме, которая хранит некоторую нисходящую энергию, которая позже высвобождается, когда клетки расслабляются, позволяя плавникам подниматься. Чтобы исследователи могли управлять движением робота с помощью световых импульсов, кардиомиоциты были генетически сконструированы так, чтобы реагировать на световые сигналы.
Как показали исследователи, асимметричные импульсы света можно использовать для поворота робота влево или вправо, а для управления его скоростью можно использовать различные частоты света, как показано в серии видеороликов. Этот метод работает достаточно хорошо, чтобы направить робота через базовую полосу препятствий.
Роботизированный скат, содержащий примерно 200 000 кардиомиоцитов, имеет длину 16 миллиметров и вес всего 10 граммов.