可以安全地在人体等生物环境中导航的微型、柔软机器人,或许会给医疗行业带来一场翻天覆地的变革。但前提是,它们要能够在这种独特的环境中移动,这显然不是一件轻松的事情。好消息是,来自伊利诺伊大学的一支科学家团队,刚刚描述了他们的最新研究成果—— 一种纯粹由运动神经元、肌肉组织和光线混合推动的生物机器人。
新型双尾生物机器人想象图(图自:Michael Vincent /New Atlas)
新方案结合了最近十年来的集成心肌细胞技术、以及光致推进系统,这种新型生物机器人能够自行走动和游泳。伊利诺伊大学机械科学与工程学系教授 Taher Saif 表示:“其首个‘游泳健将’成功地证明了以精子细胞为模型的生物机器人可以切实地运动。作为对比,第一代单尾机器人能够利用心脏组织独自跳动,但无法感知环境或作出任何响应。”
后来他们继续努力,开发出了一种双尾生物机器人。它由分层的骨骼肌肉组织作为软支架,以及来自小鼠干细胞的光致响应运用神经元组成。
当暴露在光线下时,神经元会发射信号,让肌肉作为致动器的齿轮,以推动生物机器人的前进。这么做最大的意义,就是它是完全可生物降解的。无需外接电池,即可扩张和收缩。
Taher Said 教授与团队成员合影(图自:University of Illinois)
相比之下,旧版生物机器人使用电子信号来触发这个过程。而想要通过神经元来打造“智能机器人”,则是研究人员的一个长期目标。研究团队在论文中写到:“我们实现了里程碑式的生物混合神经肌肉驱动机器人,为该平台的未来发展铺平了道路。作为一个模型,其能够帮助大家更深入地了解电机控制,或对机器人、生物工程和健康领域产生广泛的影响。”
有关这项研究的详情,已经发表在了近日出版的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。原标题为:《Neuromuscular actuation of biohybrid motile bots》