এমআইটি-র গবেষকরা চুইংগামের কাঠির আকারের একটি নরম সাঁতারু রোবট তৈরি করেছেন, যা জীবন্ত পেশিকোষ থেকে চালিকা শক্তি পায় এবং আলোর রশ্মি থেকে দিকনির্দেশনা পায়। সম্প্রতি রিপোর্ট করা একটি পরীক্ষায়, ডিভাইসটি একটি বড় পেট্রি ডিশের ভেতরে জলে ভরা একটি সরল গোলকধাঁধা পাড়ি দেয়, যখন একজন গবেষক হাতে ধরা আলো তার ফিনের দিকে তাক করে এটিকে পথ দেখান। এতে কোনো মোটর নেই, ব্যাটারি নেই এবং বোর্ডে কোনো ইলেকট্রনিক্স নেই — শুধু একটি নমনীয় জেলের সাথে যুক্ত প্রকৌশলকৃত কোষ, যা সাধারণত অ্যাকচুয়েটররা করে সেই কাজ করছে।
পেশির একটি স্তর কীভাবে একজন সাঁতারুকে চালায়
রোবটের দেহ একটি নমনীয় জেলের সাথে পেশিকোষের একক স্তরকে জোড়া দেয়। সেই কোষগুলো জিনগতভাবে পরিবর্তিত করা হয়েছে যাতে আলো তাদের উপর পড়লেই তারা সংকুচিত হয়। ফলাফল হলো একটি ফিন যা নির্দেশমতো স্পন্দিত হয়: রোবটের দুটি ফিনের একটির দিকে আলোর রশ্মি তাক করুন, সেটি বেঁকে যায়; আলোটি অন্য ফিনে সরান, যন্ত্রটি ঘুরে যায়, সামনের গতির সাথে দিক পরিবর্তনকে মিলিয়ে দেয়। যেহেতু ট্রিগারটি ডিশের বাইরে থেকে আসে, তাই প্রতিটি দিকনির্দেশনার সিদ্ধান্ত রোবটের ভেতরে চলা সফটওয়্যার নয়, বরং বাতি ধরা ব্যক্তিই নেন।
এখানে আকার গুরুত্বপূর্ণ। প্রতিটি ফিন ১৫ মিমি (০.৫৯ ইঞ্চি) লম্বা, ৭ মিমি (০.২৮ ইঞ্চি) চওড়া এবং মাত্র ০.৫ মিমি (০.০২ ইঞ্চি) পুরু — এত পাতলা টিস্যুর একটি টুকরো যা বারবার বাঁকানো যায়, কিন্তু জলের প্রতিরোধের বিরুদ্ধে ধাক্কা দেওয়ার মতো যথেষ্ট মজবুত। "বাতাসের তুলনায় জলের মধ্য দিয়ে চলতে অনেক বেশি বল লাগে," বলেন গবেষণার লেখক রিতু রমন, এমআইটি-র মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সহযোগী অধ্যাপক। "আকারের তুলনায় রোবটটি বেশ শক্তিশালী।"
কুঞ্চিত জেল থেকে সারিবদ্ধ তন্তু পর্যন্ত
পেশিকে কার্যকরভাবে টানতে সক্ষম করতে একটি উপাদান পরিবর্তন প্রয়োজন ছিল। দলের আগের নকশায়, কোষগুলোকে ধরে রাখা অত্যন্ত নরম ফাইব্রিন জেল পেশি সংকুচিত হওয়ার সাথে সাথে কুঞ্চিত হয়ে যেত, ফলে টিস্যু যে বল তৈরি করত তা নষ্ট হতো। গবেষকরা সেই ভিত্তিকে আরও শক্ত জেলাটিন-ভিত্তিক জেল দিয়ে প্রতিস্থাপন করেন এবং এর পৃষ্ঠে বর্গাকার তলার খাঁজ তৈরি করেন। সেই খাঁজগুলো কোষগুলোকে অনুসরণ করার একটি ভৌত সংকেত দেয়, যা তাদের সারিবদ্ধ হয়ে তন্তুতে মিলিত হতে উৎসাহিত করে, যাতে তারা প্রতিযোগী দিকে টানাটানি না করে একসাথে টানতে পারে।
ফলাফল ছিল আরও সুসংগঠিত পেশির স্তর, যা কোষীয় সংকোচনকে আরও পরিচ্ছন্ন গতিতে রূপান্তরিত করে। বাকলিং করা সাবস্ট্রেটের সাথে লড়াই করার বদলে, তন্তুগুলো ফিনের মধ্যেই বল সঞ্চালন করতে পারত।
প্রকৌশলকৃত টিস্যুর জন্য একটি ব্যায়ামের রুটিন
ব্যবহারে পেশি উন্নত হয়, এবং এমআইটি দল সেই নীতিটি তাদের রোবটে প্রয়োগ করেছে। তারা দিনে ১৫ মিনিট ধরে সেকেন্ডে দুটি স্পন্দনের হারে আলো দিয়ে টিস্যুকে উদ্দীপিত করেছে, যা কার্যকরভাবে কোষগুলোকে একটি ওয়ার্কআউট করিয়েছে। উদ্দীপিত না করা একটি নিয়ন্ত্রণ গোষ্ঠীর সাথে তুলনা করে, প্রশিক্ষিত টিস্যু ফিন কতদূর সরে যেতে পারে তা চারগুণ বৃদ্ধি করেছে। পেশিটি টেকসইও প্রমাণিত হয়েছে: এটি অ্যাঙ্কর ছাড়াই ৩০ দিনের বেশি কাজ করে গেছে, যা একটি জীবন্ত উপাদানের জন্য অর্থবহ সময়কাল, যাকে বারবার সংকোচন সহ্য করতে হয়।
সেই সমন্বয় — শক্তিশালী আউটপুট প্লাস দীর্ঘস্থায়ী সহনশীলতা — এটাই একটি বায়োহাইব্রিড সাঁতারুকে আদৌ সম্ভবপর করে তোলে। জীবন্ত টিস্যু ভঙ্গুর, পুষ্টি প্রয়োজন, এবং পরিস্থিতি বদলে গেলে ক্ষয় হয়, তাই অ্যাঙ্কর ছাড়া এক মাসব্যাপী কার্যকারিতার যেকোনো প্রদর্শন রোবোটিক্সের মতোই একটি উপাদান-বিজ্ঞানের ফলাফল।
মিনিটে চার দেহদৈর্ঘ্য
গতি এখানে বিক্রয়ের মূল পয়েন্ট নয়। সবচেয়ে দ্রুত গতিতে, রোবটটি মিনিটে প্রায় চার দেহদৈর্ঘ্য অতিক্রম করেছে। এটি ক্ষুদ্র, ধীর এবং এর নির্মাতারা স্বীকার করেন, খোলা সমুদ্রের জন্য আদৌ প্রস্তুত নয়। প্রদর্শনীতে, এটি একটি সরল গোলকধাঁধার মধ্য দিয়ে চলেছে এবং ঘুরেছে, যখন একজন গবেষক হাতে এটি পরিচালনা করেছেন, যা স্বায়ত্তশাসনের চেয়ে নিয়ন্ত্রণযোগ্যতাকে বেশি দেখায় — রোবটটি এখনও কোথায় যাবে তা সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য ডিশের বাইরের কারও উপর নির্ভর করে।
প্ল্যাটফর্মটি যা দেয় তা হলো একটি ভিন্ন নকশা দর্শন। যেহেতু আলো সংকেত দেয় এবং পেশি চলাচল করে, তাই যন্ত্রটি প্রচলিত পানির নিচের রোবটে থাকা অনমনীয় উপাদান, তার এবং পাওয়ার সাপ্লাই ছাড়াই তৈরি করা যায়। একটি পাতলা, জেল-ও-টিস্যুর দেহ নীতিগতভাবে একটি মোটরচালিত সমতুল্যের চেয়ে সরল ও সস্তায় উৎপাদনযোগ্য হতে পারে — এমআইটি দল ইঙ্গিত দেয় তাদের কাজ এই দিকেই নির্দেশ করে।
বায়োহাইব্রিড সাঁতারু, তখন ও এখন
আলো-নিয়ন্ত্রিত, পেশিচালিত সাঁতারুরা সম্পূর্ণ নতুন নয়। আগের বায়োহাইব্রিড যন্ত্র — যা জীবন্ত টিস্যুর সাথে প্রকৌশলকৃত অংশ মিলিয়ে তৈরি — চলাচল তৈরি করতে এবং দিক পরিবর্তন করতে উভয় ক্ষেত্রেই কোষ ব্যবহার করেছে। ২০১৬ সালে, গবেষকরা আলো-সংবেদনশীল ইঁদুরের হৃদকোষ দ্বারা চালিত একটি রোবটিক রে প্রদর্শন করেছিলেন। ২০২২ সালে, মানুষের হৃদকোষ দিয়ে তৈরি একটি মাছ-আকৃতির রোবট নিজের শক্তিতে সাঁতার কেটেছিল। এমআইটি-র ডিভাইসটি সেই ধারায় যোগ করে, যার নকশা বাহ্যিক অপটিক্যাল নিয়ন্ত্রণ এবং সারিবদ্ধতা ও সহনশীলতার জন্য প্রকৌশলকৃত পেশিস্তরের দিকে কেন্দ্রীভূত।
প্রদর্শনী যে প্রশ্নগুলো খোলা রেখে যায়
গোলকধাঁধার দৌড়টি একটি নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে নিয়ন্ত্রণের প্রমাণ, মাঠপর্যায়ের পরীক্ষা নয়। বেশ কয়েকটি বাধা অমীমাংসিত রয়ে গেছে। রোবটটির একটি আলোর উৎসসহ একজন পরিচালকের প্রয়োজন, তাই স্বায়ত্তশাসনের জন্য নতুন সংবেদন ও সিদ্ধান্ত গ্রহণ প্রয়োজন হবে, যা বর্তমান নকশা সবকিছু বোর্ডের বাইরে রেখে সচেতনভাবে এড়িয়ে যায়। জীবন্ত কোষকে ল্যাব ডিশের বাইরে জীবিত, খাওয়ানো এবং কার্যকর রাখা তাদের সংকুচিত করানোর চেয়ে আলাদা সমস্যা। এবং যদিও টিস্যুটি অ্যাঙ্কর ছাড়াই ৩০ দিনের বেশি কাজ করে গেছে, তবে নোংরা, চলমান, তাপমাত্রা-পরিবর্তনশীল জলে সেই কার্যকারিতা কতটা টিকবে তা স্পষ্ট নয়।
স্কেলিং আরেকটি খোলা প্রশ্ন। একটি বড় সাঁতারুর আনুপাতিকভাবে বেশি পেশি, বেশি আলো এবং ঘনতর মাধ্যমের মধ্য দিয়ে চলার জন্য বেশি বল প্রয়োজন হবে, এবং ১৫ মিমিতে যে ফিন জ্যামিতি কাজ করে তা উপরের দিকে অনুবাদ নাও হতে পারে। আপাতত, অর্জনটি সংকীর্ণ এবং বাস্তব: একটি চুইংগামের কাঠির আকারের যন্ত্র যা সাঁতার কাটে, ঘোরে এবং এক মাস টিকে থাকে, আলোর প্রতি সাড়া দেওয়া কোষ দ্বারা চালিত।
মূল কথা
এমআইটি-র রোবটটি একটি প্রোটোটাইপ যানবাহনের চেয়ে কম, বরং একটি অ্যাকচুয়েটর হিসেবে প্রকৌশলকৃত টিস্যু কী করতে পারে তার একটি প্রদর্শনী। আরও শক্ত খাঁজকাটা জেল, সারিবদ্ধ পেশিতন্তু এবং একটি সচেতন প্রশিক্ষণ রুটিনের সমন্বয় এমন একটি সাঁতারু তৈরি করেছে যা জলের মধ্য দিয়ে ফিন চালানোর মতো শক্তিশালী এবং এক মাস ধরে চলার মতো স্থির। এটি বাস্তব পরিবেশের জন্য নরম, সস্তা সাঁতারু যন্ত্রে রূপান্তরিত হয় কিনা তা দেখতে হবে — তবে নীলনকশাটি এখন টেবিলে রয়েছে।
এই নিবন্ধটি New Atlas-এর প্রতিবেদনের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধটি পড়ুন।
Originally published on newatlas.com
