生物機(jī)器人顛覆機(jī)器人定義

2016年08月31日訊 機(jī)器人，顧名思義，是可以執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器裝置。然而，隨著其承擔(dān)的實驗室之外的角色越來越多，傳統(tǒng)機(jī)器人的剛性系統(tǒng)與其周遭的人類和環(huán)境互不兼容，安全隱患也越來越大。

對此，科學(xué)家們期望通過增添生物元素解決該問題，比如在傳統(tǒng)制動器中增加氣動人工肌肉或彈簧來增加緩沖力度。然而，國外新興起的一股將機(jī)器人技術(shù)與（生物）組織工程學(xué)相結(jié)合的科研潮流，則提出了另一種解決方案，即研發(fā)由活體肌肉組織或細(xì)胞驅(qū)動的機(jī)器人，學(xué)名“生物合成機(jī)器人”。

這種機(jī)器人的制動器為活體細(xì)胞，細(xì)胞在受到光或電刺激后，發(fā)生收縮帶動軀體彎曲，以完成相關(guān)動作或移動。它可像動物那樣柔軟地四處行動，與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，它對人和環(huán)境來說十分安全。因此，比其他高功率重量比的制動器更安全。此外，生物合成機(jī)器人的燃料來源僅是周圍介質(zhì)中的養(yǎng)分。

近日，美國哈佛大學(xué)生物工程和應(yīng)用科學(xué)部門推出了全球首個生物合成機(jī)器人--“機(jī)器鰩魚”。該團(tuán)隊通過對鰩魚的生理機(jī)能進(jìn)行逆向工程，創(chuàng)造出了長16毫米、重10克的微型機(jī)器人，看上去就像是一個透明硬幣和一個尾巴的組合。

該團(tuán)隊首先使用一層透明的彈性聚合物作為主干部分，將大鼠心臟細(xì)胞以蛇形圖案均勻分布在表面，再對細(xì)胞進(jìn)行基因編碼，使其對特定的藍(lán)色閃光產(chǎn)生反應(yīng)；用黃金制成支撐骨架，因為黃金對附著其上的細(xì)胞無抑制作用。

為供養(yǎng)“機(jī)器鰩魚”中的活體細(xì)胞，研究人員把它放進(jìn)充滿糖的生理鹽水中，并以藍(lán)色的光脈沖對其電擊。

為更好地控制細(xì)胞力量，科研人員使用了細(xì)胞圖案化技術(shù)（微圖形化技術(shù)），即在細(xì)胞依附的骨架上標(biāo)出或印上微尺度線條。細(xì)胞沿線條整齊排列，這些線能隨著細(xì)胞的成長指導(dǎo)它們。

此外，研究人員還可以通過改變光的頻率來控制機(jī)器鰩魚的移動方向，因“魚身”兩側(cè)的細(xì)胞所響應(yīng)的光的頻率各不相同，如果以某一特定頻率的光照射“魚身”，那么只有一側(cè)的細(xì)胞會產(chǎn)生收縮，以此完成轉(zhuǎn)向動作，避開障礙物。

雖然生物合成機(jī)器人領(lǐng)域的起步令人十分興奮，但距其能走出實驗室還有很多的工作要做。

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