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生物机器人颠覆机器人定义
DANBACH ROBOT



机器人,顾名思义,是可以执行任务的机器装置。然而,随着其承担的实验室之外的角色越来越多,传统机器人的刚性系统与其周遭的人类和环境互不兼容,安全隐患也越来越大。
对此,科学家们期望通过增添生物元素解决该问题,比如在传统制动器中增加气动人工肌肉或弹簧来增加缓冲力度。然而,国外新兴起的一股将机器人技术与(生物)组织工程学相结合的科研潮流,则提出了另一种解决方案,即研发由活体肌肉组织或细胞驱动的机器人,学名“生物合成机器人”。
这种机器人的制动器为活体细胞,细胞在受到光或电刺激后,发生收缩带动躯体弯曲,以完成相关动作或移动。它可像动物那样柔软地四处行动,与传统机器人相比,它对人和环境来说十分安全。因此,比其他高功率重量比的制动器更安全。此外,生物合成机器人的燃料来源仅是周围介质中的养分。
近日,美国哈佛大学生物工程和应用科学部门推出了全球首个生物合成机器人——“机器鳐鱼”。该团队通过对鳐鱼的生理机能进行逆向工程,创造出了长16毫米、重10克的微型机器人,看上去就像是一个透明硬币和一个尾巴的组合。
该团队首先使用一层透明的弹性聚合物作为主干部分,将大鼠心脏细胞以蛇形图案均匀分布在表面,再对细胞进行基因编码,使其对特定的蓝色闪光产生反应;用黄金制成支撑骨架,因为黄金对附着其上的细胞无抑制作用。
为供养“机器鳐鱼”中的活体细胞,研究人员把它放进充满糖的生理盐水中,并以蓝色的光脉冲对其电击。
为更好地控制细胞力量,科研人员使用了细胞图案化技术(微图形化技术),即在细胞依附的骨架上标出或印上微尺度线条。细胞沿线条整齐排列,这些线能随着细胞的成长指导它们。
此外,研究人员还可以通过改变光的频率来控制机器鳐鱼的移动方向,因“鱼身”两侧的细胞所响应的光的频率各不相同,如果以某一特定频率的光照射“鱼身”,那么只有一侧的细胞会产生收缩,以此完成转向动作,避开障碍物。
虽然生物合成机器人领域的起步令人十分兴奋,但距其能走出实验室还有很多的工作要做。

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