生物機器人顛覆機器人定義

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機器人，顧名思義，是可以執行任務的機器裝置。然而，隨著其承擔的實驗室之外的角色越來越多，傳統機器人的剛性系統與其周遭的人類和環境互不兼容，安全隱患也越來越大。

對此，科學家們期望通過增添生物元素解決該問題，比如在傳統制動器中增加氣動人工肌肉或彈簧來增加緩衝力度。然而，國外新興起的一股將機器人技術與（生物）組織工程學相結合的科研潮流，則提出了另一種解決方案，即研發由活體肌肉組織或細胞驅動的機器人，學名「生物合成機器人」。

這種機器人的制動器為活體細胞，細胞在受到光或電刺激後，發生收縮帶動軀體彎曲，以完成相關動作或移動。它可像動物那樣柔軟地四處行動，與傳統機器人相比，它對人和環境來說十分安全。因此，比其他高功率重量比的制動器更安全。此外，生物合成機器人的燃料來源僅是周圍介質中的養分。

近日，美國哈佛大學生物工程和應用科學部門推出了全球首個生物合成機器人——「機器鰩魚」。該團隊通過對鰩魚的生理機能進行逆向工程，創造出了長16毫米、重10克的微型機器人，看上去就像是一個透明硬幣和一個尾巴的組合。

該團隊首先使用一層透明的彈性聚合物作為主幹部分，將大鼠心臟細胞以蛇形圖案均勻分布在表面，再對細胞進行基因編碼，使其對特定的藍色閃光產生反應；用黃金製成支撐骨架，因為黃金對附著其上的細胞無抑制作用。

為供養「機器鰩魚」中的活體細胞，研究人員把它放進充滿糖的生理鹽水中，並以藍色的光脈衝對其電擊。

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

此外，研究人員還可以通過改變光的頻率來控制機器鰩魚的移動方向，因「魚身」兩側的細胞所響應的光的頻率各不相同，如果以某一特定頻率的光照射「魚身」，那麼只有一側的細胞會產生收縮，以此完成轉向動作，避開障礙物。

雖然生物合成機器人領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。

稿件來源：生物谷

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