Egy tajvani kutatócsoport vöröshagymából és aranyból olyan mesterséges izmot állított elő, amely az első tesztek alapján az élő szövethez hasonló módon képes összehúzódni, nyúlni és meghajlani. A mesterséges izmoknak számtalan alkalmazási területük lehet a sérültek állapotának javításától kezdve a robotok hatékonyabbá tételéig, így sokan dolgoznak az ezek előállításával kapcsolatos problémák megoldásán.

A tavalyi évben egy kutatócsoport például horgászdamilból épített fel egy mesterséges szövetdarabot, amely a vele azonos méretű és tömegű emberi izomnál százszor nagyobb teherbírással rendelkezett. A fejlesztés alatt álló prototípusok anyaga és működési elve nagyon sokféle. Akadnak elasztikus anyagokból, emlékező ötvözetekből, piezoelektromos anyagokból, különleges polimerekből és szén nanocsövekből álló változatok is. A mozgás kiváltása egyes rendszerekben nyomásváltozással, másutt a hőmérséklet manipulálásával, megint másutt elektromos töltés révén történik.

A mesterséges izmok fejlesztése során, legyenek azok bármilyen rendszerűek is, a legnagyobb kihívást az jelenti, hogy az igazán jól működő rendszerekben az anyagnak összehúzódáskor meg is kell hajlania, ahogy az igazi izmok teszik. Amikor például megfeszítjük bicepszünket, az izom az összehúzódáson kívül ívesebbé is válik, így hatékonyabban tudja megemelni az alkart. A tajvani szakértők egy olyan mesterséges izmon dolgoznak, amely ugyanerre képes, és vizsgálódásaik során rátaláltak egy anyagra, amely mikrostruktúrájának köszönhetően alkalmas lehet erre.

A vöröshagyma húsos levelei közt található, vékony, áttetsző hártyákról van szó. A hártyát vízzel átmosták, majd fagyasztva szárítással eltávolították belőle az összes nedvességet, miközben a sejtek falát épségben hagyták. A procedúra eredményeként a mikrostruktúra merevvé és törékennyé vált, így a következő lépésben a hagymahártyát savval kezelték, hogy eltávolítsák belőle a merevségért felelős hemicellulózt, és visszaállítsák az anyag rugalmasságát.

Az így előkészített réteget fölül 24, alul 50 nanométeres aranyréteggel vonták be. A szakértők két ilyen „izomdarabból” az ábrán látható módon egy aprócska csipeszt állítottak össze, amellyel aztán egy 2 milligrammos vattacsomót emeltek meg. A hagymaizom sejtjei alacsony feszültség mellett ellaposodnak és megnyúlnak, magasabb feszültségen viszont összehúzódnak, és a réteg meggörbül. A feszültség változtatása révén tehát a természetes izomműködéshez nagyon hasonló mozgást lehet kiváltani az anyagban.

A következőkben a szakértők célja az, hogy alacsonyabb feszültség mellett valósítsanak meg hasonló mértékű mozgást, illetve hogy nagyobb izmokat próbáljanak meg felépíteni a hagyma rétegeiből. A hagymaizom nagy előnye a laborban tenyésztett, tényleges izomsejtekkel szemben (a tenyésztés nehézségeinek elkerülésén túl), hogy a sejtfalak megléte miatt a sejtek elpusztulásuk után is kellően erősek maradnak ahhoz, hogy együttesen izomként működjenek. A tenyésztett sejteket ezzel szemben táplálni kell, ami egyre bonyolultabbá válik, ahogy egyre több rétegből épül fel az izom.

A legnagyobb problémát jelenleg a hagymából készült műizom esetében az okozza, hogy a nedvesség képes átjutni a sejtfalon, és megváltoztatni az anyag tulajdonságait. A tajvani szakértők most azzal próbálkoznak, hogy egy vékony fluoridréteggel „vízhatlanítják” az anyagot, amely így akkor is megőrizheti működőképességét, ha nem teljesen száraz a környezet.