筋肉の細胞1層で泳ぐ、紙のように薄いロボット MITが光を当てて迷路を進ませた

ロボットを泳がせるのに、生きた筋肉はどれだけ要るのか。これまでの筋肉で動くロボットは、数百万個の細胞でできた厚い筋肉の塊を使っていた。米マサチューセッツ工科大学(MIT)のチームは、髪の毛よりずっと薄い1層の筋細胞で、水の中を泳ぐロボットを動かした。発表は約4週間前の2026年9月29日で、論文は学術誌「Advanced Functional Materials」に掲載された。

板ガムほどの膜に、2枚のひれ

骨組みは、組織工学でよく使われるゲル「GelMA(ゼラチンメタクリレート)」の膜だ。長さと幅は板ガム1枚ほどで、厚さは0.5ミリしかない。膜の左右の半分ずつが、2枚のひれになる。

ひれの表面には、骨格筋(手足を動かす筋肉)の細胞が1層だけ並ぶ。生きた細胞と人工の材料を組み合わせたこうした機械を、バイオハイブリッドロボットと呼ぶ。MITによると、薄い2次元の筋肉で動き回れるロボットは、これが初めての例だ。

光を当てた側のひれだけが縮む

筋細胞は、光が当たると縮むように遺伝子を組み換えてある。遺伝子の操作で細胞を光に反応させる「光遺伝学」の手法だ。片方のひれに光を当てると、そのひれの筋肉がぴくっと縮み、ひれ全体がはばたいてロボットが進む。どちらのひれに、どんな間隔で光を当てるかで、向きと速さを変えられる。

実演では、水を張った大きなシャーレにロボットを沈め、研究者が上から光源を手で動かした。ロボットは光を追って、シャーレに置いた簡単な迷路を進んだ。

1分で体の長さの4倍は、どのくらいか

最も速いときで、1分に体の長さの約4倍の距離を泳ぐ。競泳のオリンピック選手は1分で体の長さの最大65倍進むので、その16分の1ほどだ。ただ、海をゆっくり泳ぐカグラザメの仲間とは、ほぼ同じ速さになる。論文の要旨によると、回る速さは1分間に1200度、3回転あまりだった。

厚い塊をやめ、平らな膜で力を出す

薄くした利点は、数字に表れた。論文の要旨によると、筋肉の体積あたりで比べた力は、立体の筋肉の20倍になった。これまでの薄い筋肉の膜は、何にもつながない状態では10分足らずしか使えなかったが、今回は30日を超えて使えた。研究室を率いる機械工学科のリトゥ・ラマン准教授は、薄い作りなら安く作れ、効率よく動ける可能性があるとみる。

決め手は、細胞を育てる土台だった。チームが昨年、目の虹彩をまねて作った円盤では、土台の柔らかいゲルが筋肉の力ですぐ縮んでしまった。そこで硬めのGelMAに替え、底の四角い溝を刻んで細胞の向きをそろえた。そろった細胞は融合して筋線維になり、光の点滅で「鍛えて」から使った。

日本では、東京大学の竹内昌治教授と早稲田大学の森本雄矢准教授らが2025年2月、ヒト由来の培養筋組織で動く18センチのバイオハイブリッドハンドを発表している。筋組織は太くすると中心の細胞が壊死するため、細い筋組織を載せたシートを「寿司ロール」のように巻いて束ねた。筋肉を太い塊にしない点は同じで、東大は細い組織を束ね、MITは1層の膜に広げた。

シャーレの外へ出るには

今回は泳げるだけの力が出るかを確かめる段階で、体の形はまだ単純だ。海や川で試した結果も、発表には含まれていない。ラマン准教授は次の目標を「速く泳げるように体の設計を最適化すること」とし、今の遅さでも水の中の環境の監視には使える可能性があるとみる。

いずれは、ふつうの機械では壊してしまうほど繊細な場所や、先が読めない環境の調査もこなせるかもしれないという。生きた組織はやわらかく、周りに応じて反応し、自分で傷を治せるからだ。論文の要旨は、精密な手術から無人の探査までを将来の用途に挙げている。

研究段階の成果で、製品化や日本での提供の予定は発表されていない。MIT Newsのページでは、光を追って泳ぐロボットの動画(早送り)を見られる。論文はCC BY 4.0のオープンアクセスで、誰でも無料で読める(英語)。