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行业技术|美研制出肌肉動力行走生物機器人

   更新日期:2017-03-24     来源:建材之家    作者:博一建材  浏览:84    评论:0    
核心提示:新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”(bio-bots),由肌肉細胞推動、電脈沖控制,研究人員能對其發號施令。相關論文在線發表於最近的美國《國家科學院學報》上。“不管你想制造任何種類的生物機器人,由細胞驅動的生物刺激都是一項基本要求。”負責這項研究的伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什
博一建材讯:


新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”(bio-bots),由肌肉細胞推動、電脈沖控制,研究人員能對其發號施令。相關論文在線發表於最近的美國《國家科學院學報》上。

“不管你想制造任何種類的生物機器人,由細胞驅動的生物刺激都是一項基本要求。”負責這項研究的伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說,“我們正在把工程原理與生物學整合在一起,設計開發生物機器人和用於環境、醫療方面的系統。生物學非常強大,如果我們能學習利用其優勢,將帶來許多好東西。”

巴什爾小組用3D打印技術造出一種柔韌的水凝膠和活細胞組成的生物機器人。以前,他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人,但心臟細胞不停地收縮,讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設計生物機器人是很困難的,它不能隨意開關、加快或減慢速度。

新設計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發。據物理學家組織網近日報道,他們用3D打印水凝膠制成主骨,既能支持生物結構,又能像關節一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上,就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制,頻率越高,肌肉收縮越快,生物機器人也就走得越快。

“骨骼肌細胞很有吸引力,你可以用外部信號來調整它的步調。”巴什爾說,“比如設計一種設備,讓它能在感覺到某種化學物質或接到某個信號時開始工作,可以使用骨骼肌。我們把它作為設計工具之一,工程師在設計時,還有不同的方案。”

“這完全是自然的,我們的研究基於仿生設計原則,如肌肉骨骼系統的自組織。”論文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科維奇說,“本成果代表了生物機器開發與控制方面的重要一步,能夠刺激、訓練或培養它們來工作。這種系統最終可能發展成一代生物器,用於藥物遞送、手術機器人、‘智能’移植、移動環境分析器等。”

下一步,研究人員將加強對生物器運動的控制,像集成神經元那樣,用光或化學物質控制生物器向不同方向運動。“我們的目標是把這些設備用作‘自主傳感器’。”巴什爾說,“比如,讓它能感覺到某種化學物質,朝它運動並釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。”

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