نکروباتیک

**نکروباتیک** () یا رباتیک اجساد یا مرده‌متحرک‌سازی، به معنای استفاده از مواد زیستی (یا جانداران مرده) به‌عنوان اجزای رباتیک است. در ژوئیهٔ ۲۰۲۲، پژوهشگران آزمایشگاه نوآوری پرستون در دانشگاه رایس واقع در هیوستون، مقاله‌ای در نشریه *[[Advanced Science]]* منتشر کردند که در آن این مفهوم معرفی و توانایی آن با استفاده دوباره از عنکبوت‌های مرده به‌عنوان گیرنده‌های رباتیک نشان داده شد. آن‌ها با وارد کردن هوای فشرده به بدن (سفالوتوراکس) عنکبوت، بازوهای گیرندهٔ آن را فعال کردند.

نکروباتیک از سامانهٔ هیدرولیکی طبیعی عنکبوت و پاهای جمع‌وجور آن برای ساخت یک سامانهٔ گیرندهٔ ساده و کارآمد بهره می‌گیرد. گیرندهٔ عنکبوت نکروباتیک قادر است اجسام کوچک و سبک را بلند کند و بدین‌ترتیب جایگزینی برای گیرنده‌های مکانیکی کوچک، پیچیده و پرهزینه به‌شمار می‌رود.

## پیش‌زمینه
جذابیت اصلی بدن عنکبوت در نکروباتیک، سازوکار جمع‌وجور پاها و استفاده از فشار هیدرولیکی است. کالبد عنکبوت از یک سامانهٔ سادهٔ هیدرولیک (فشار مایع) بهره می‌گیرد. پاهای عنکبوت ماهیچه‌های خم‌کننده‌ای دارند که به‌طور طبیعی در حالت استراحت، پاها را جمع می‌کنند. برای باز و صاف شدن پاها، نیرویی لازم است که عنکبوت‌ها با پمپاژ همولنف (خون) در مفصل‌ها، فشار هیدرولیکی ایجاد می‌کنند. برای جمع‌شدن پاها نیازی به انرژی خارجی نیست، زیرا حالت طبیعی ماهیچه‌های خم‌کننده، جمع‌شده است.

در ژوئیهٔ ۲۰۲۲، پژوهشگران آزمایشگاه نوآوری پرستون در دانشگاه رایس، مقاله‌ای منتشر کردند که در آن جزئیات آزمایش‌هایشان با گیرنده شرح داده شده بود. اگرچه عنکبوت‌های مرده دیگر همولنف تولید نمی‌کنند، اما «تی فی یپ» (نویسندهٔ اصلی و دانش‌آموختهٔ مهندسی مکانیک) دریافت که با پمپاژ هوا از طریق یک سوزن به سرسینه‌گاه (بخش اصلی بدن) عنکبوت، همان نتیجهٔ همولنف حاصل می‌شود. سامانهٔ هیدرولیکی (مایعی) اصلی عملاً به سامانهٔ پنوماتیکی (هوایی) تبدیل می‌شود.

## ساخت
# تهیهٔ یک عنکبوت
# کشتن بدون درد عنکبوت با استفاده از دمای پایین حدود ۴- درجه سانتی‌گراد به مدت ۵ تا ۷ روز
# وارد کردن یک سوزن زیرجلدی شماره ۲۵ به سرسینه‌گاه (بخش اصلی بدن) عنکبوت
# زدن چسب دور سوزن برای ایجاد درزگیری و گذاشتن تا خشک شود
# اتصال سرنگ یا پمپ به سوزن
# باز کردن پاهای عنکبوت با پمپاژ هوا به داخل بدن

## آزمون و داده‌ها
### نیروی درونی در برابر نیروی گیرش
فشار معمول در پاهای یک عنکبوت در حالت استراحت بین ۴ تا ۶٫۱ کیلوپاسکال است. پژوهشگران با افزایش فشار داخلی به ۵٫۵ کیلوپاسکال پاهای عنکبوت را باز کردند. پمپاژ هوا به بدن فشار داخلی را بالا می‌برد و موجب باز شدن پاها می‌شود. خارج کردن هوا از بدن فشار داخلی را کم می‌کند و باعث جمع‌شدن پاها به‌وسیلهٔ ماهیچه‌های خم‌کننده می‌شود. وقتی فشار داخلی به ۰ کیلوپاسکال برسد، گیرنده کاملاً بسته می‌شود و می‌تواند اجسام را بگیرد. این فرایند نشان می‌دهد که با کاهش فشار داخلی، نیروی گیرش افزایش می‌یابد و برعکس، با افزایش فشار داخلی، نیروی گیرش کاهش پیدا می‌کند. با گرفتن مهره‌های استات سلولزی با وزن‌های مختلف، مشخص شد که گیرندهٔ نکروباتیک حداکثر نیروی گیرشی معادل ۰٫۳۵ میلی‌نیوتن دارد.

### وزن عنکبوت در برابر نیروی گیرش
برای برآورد نیروی گیرش در عنکبوت‌های کوچک‌تر و بزرگ‌تر، پژوهشگران نموداری ترسیم کردند تا نیروی گیرش را نسبت به اندازهٔ عنکبوت پیش‌بینی کنند. وزن بدن عنکبوت گرگی تقریباً برابر با نیروی گیرش پاهایش است. جرم این گیرنده ۳۳٫۵ میلی‌گرم است و می‌تواند ۱٫۳ برابر وزن خود (۴۳٫۶ میلی‌گرم یا ۰٫۳۵ میلی‌نیوتن) را بلند کند. با این حال، در عنکبوت‌های بزرگ‌تر، نیروی گیرش نسبت به وزن بدن کاهش می‌یابد. برای نمونه، یک عنکبوت پرنده‌خوار جالوت ۲۰۰ گرمی پیش‌بینی می‌شود که تنها ۱۰ درصد وزن خود (۲۰ گرم یا ۱۹۶ میلی‌نیوتن) را بلند کند. گرچه رابطهٔ وزن عنکبوت و نیروی گیرش وارونه است، اما عنکبوت‌های بزرگ‌تر نسبت به کوچک‌ترها نیروی گیرش بیشتری وارد می‌کنند.

### طول عمر گیرنده
کارکرد گیرندهٔ نکروباتیک کاملاً وابسته به یکپارچگی ساختاری عنکبوت است. اگر بدن عنکبوت به‌راحتی تجزیه یا تخریب شود، گیرنده کارایی نخواهد داشت. آزمایش‌های چرخه‌ای (تکرار چندبارهٔ عمل باز و بسته شدن) نشان داد که گیرندهٔ نکروباتیک می‌تواند ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ بار عمل کند. پس از ۱۰۰۰ چرخه، به‌دلیل خشک‌شدگی، ترک‌هایی در غشای مفصل پاها پدیدار می‌شود. مفصل‌های ضعیف‌شده و در حال تجزیه منجر به شکستگی‌های پی‌درپی و نیاز به تعویض می‌شوند، که این امر مانعی برای کاربرد عملی نکروباتیک در دنیای واقعی است.

یکی از راهکارهای پیشنهادی برای رفع این مشکل، استفاده از موم عسل یا روان‌کار بر مفصل‌هاست. پژوهشگران دریافتند که طی ۱۰ روز، جرم یک عنکبوت بدون پوشش ۱۷ برابر بیشتر از عنکبوتی کاهش می‌یابد که با موم عسل پوشش داده شده بود. روان‌کاری مفصل‌ها مانع خشک‌شدگی می‌شود و سرعت از دست رفتن مواد آلی را کاهش می‌دهد.

## کاربردها
نکروباتیک می‌تواند جایگزینی سریع و دقیق برای اجزای مکانیکی‌ای باشد که ساختشان دشوار است. از آنجا که گیرنده‌های مکانیکی کوچک پرهزینه و پیچیده‌اند، گیرندهٔ نکروباتیک می‌تواند جایگزین مناسبی باشد. ساخت این گیرنده‌های پنوماتیک عنکبوتی در کمتر از ۳۰ دقیقه انجام می‌شود و طول عمر نسبی ۱۰۰۰ چرخه دارد. این گیرنده برای فرایندهایی که نیازمند دستکاری ظریف مواد و جابه‌جایی اجسام سبک در فضاهای تنگ هستند ایده‌آل است. همچنین می‌تواند در ریزالکترونیک برای کارهای سادهٔ برداشتن و رها کردن کاربرد داشته باشد.

به‌جز گیرندهٔ عنکبوت نکروباتیک، هیچ مفهوم رباتیکی دیگری در زیرشاخهٔ نکروباتیک وجود ندارد. در آینده می‌توان از رباتیک نرم و تحریک الکتریکی برای استفادهٔ دوباره از مواد زیستی و تبدیل آن‌ها به سامانه‌های زیست-دورگه بهره گرفت. کاربرد دیگر نکروباتیک، استفاده از ساختارهای استخوانی موجود برای جای‌دادن اجزای رباتیک است.

## محدودیت‌ها
با استفاده از مواد آلی، احتمال تجزیه و از کار افتادن اجزا بیشتر از سامانه‌های مکانیکی سنتی است؛ بنابراین ممکن است نیاز به کار بیشتر و نگهداری برای تعویض این گیرنده‌ها وجود داشته باشد. همچنین ناهمگونی‌های زیستی در میان عنکبوت‌ها باعث نتایج نادقیق می‌شود، زیرا همهٔ عنکبوت‌های گرگی به‌طور یکسان رشد نمی‌کنند و نیروی گیرش و انقباض پا می‌تواند در میان آن‌ها متفاوت باشد.

همچنین، مرگ‌آور کردن عنکبوت‌ها برای رباتیک پیامدهای اخلاقی دارد. مرزهای اخلاقی که نکروباتیک در پیگیری سامانه‌های زیست-دورگه جابه‌جا می‌کند نگرانی‌هایی ایجاد کرده است، زیرا مخالفان می‌گویند این امر می‌تواند به دورگه‌سازی پستانداران بینجامد و دخالتی در طبیعت به‌حساب آید. در مقابل، طرفداران استدلال می‌کنند که استفادهٔ دوباره از جانوران مرده عملی است که انسان‌ها هزاران سال انجام داده‌اند و نکروباتیک باید برای پیشرفت علم پیگیری شود.

## جستارهای وابسته
* زیست‌چاپ
* مهندسی پزشکی
* جایگزین‌های خون
* رباتیک نرم

## منابع

* 

## پیوند به بیرون

رده:رباتیک
رده:فناناپذیری