星期五, 7月 4

科學家用條狀骨骼肌研製「生物機器人」

目前,科學家首次成功研製一款由活體肌肉細胞驅動的行走機器人,它是由生物肌肉和機械部件構成。


生物肌肉非常柔韌,可使機器人能在實驗室中推進,研究人員表示,它將引領新一代柔韌“生物機器人”的問世。美國伊利諾伊大學研究人員研製這種微型肌肉驅動生物機器人,它是由電流控制移動。


“行走生物機器人”是由條狀肌肉細胞驅動,受電流脈衝控制,研究人員將這款機器人詳細情況發表在近期出版的《美國國家科學院院刊》上。伊利諾伊大學生物工程系拉希德-巴希爾(Rashid Bashir)是研究報告負責人,他說:“由肌肉細胞驅動的生物活動性是科學家期望建造任何生物機械裝置的基本要素,我們試著以某種方式將工程原理和生物學結合在一起,從而實現設計研製生物機械裝置和環境醫學應用的系統。”

生物學非常強大,如果我們以某種方法利用其優勢,將獲得一些令人驚奇的發現。巴希爾是設計和製造生物機器人的先驅者,最新研製的微型生物機器人體長不足1厘米,是由柔韌3D打印水凝膠材料和活細胞製成。



之前研究小組證實生物機器人能夠獨立“行走”,由老鼠心臟細胞提供動力,然而心臟細胞經常收縮,不便於研究人員控制機器人運動。因此對於工程師而言,使用心臟細胞研製的生物機器人很難實現啟動、停止、加速或者減速。

最新研製的“行走生物機器人”是由電流脈衝觸發的條狀骨骼肌細胞,研究人員採用非常的方法控制生物機器人,並開啟其它前瞻性設計的可能性,工程師能夠按需定制生物機器人,讓它們完成一些特殊應用。

這款微型機器人的設計靈感來自於自然界中肌肉-肌腱-骨骼複合體結構,它的主乾結構是3D打印水凝膠,非常結實但兼具柔韌靈活性,可以像關節一樣彎曲。
兩個柱子用於固定條狀肌肉至水凝膠主乾結構上,就像是肌腱附著肌肉在骨骼上一樣,同時,兩個柱子可作為生物機器人的腿部。研究人員通過調控電流脈衝頻率可以控制機器人的行走速度。

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