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新型活體機器人應用潛力大

由超級計算機設計、細胞組裝而成
2020-01-15 09:51:17
來源:科技日報 作者:劉海英 評論:0
導語:美國研究人員13日在《美國國家科學院院刊》發表論文稱,他們利用活蛙細胞設計并組裝了一種活體機器人,其可以自行移動,環繞目標并在被切割后自行愈合。研究人員稱,這種機器人具有獨特優勢,有朝一日或可用于遞送藥物、清理有毒廢物等任務。
  美國研究人員13日在《美國國家科學院院刊》發表論文稱,他們利用活蛙細胞設計并組裝了一種活體機器人,其可以自行移動,環繞目標并在被切割后自行愈合。研究人員稱,這種機器人具有獨特優勢,有朝一日或可用于遞送藥物、清理有毒廢物等任務。

  該活體機器人由佛蒙特大學研究人員利用該校的“深綠”超級計算機設計,然后由塔夫茨大學的生物學家完成組裝和測試。研究團隊使用一種進化算法,根據設定的任務(如朝著一個方向移動),基于青蛙皮膚和心肌細胞生物物理基本規則,為新的生命形式創建了數千個候選設計方案,并從中選取出最有前途的方案進行測試。他們收集了非洲爪蛙的胚胎干細胞,將其分離成單個細胞進行培養,形成皮膚細胞和心臟細胞,然后使用微型鑷子和電極,將這些細胞切割并按設計方案進行連接。這些細胞會組裝成自然界中從未見過的形態并協同工作,依靠心肌細胞的收縮而有序地向前運動。

  測試表明,這些特殊生物體——因源自非洲爪蛙細胞而被叫做Xenobots——可以在水環境中連續運動數天甚至數周。根據不同設計,它們不僅能直線運動,還會繞圈運動,并能負重前行。在被切割后,它們可以自行愈合;而在死亡后,則可生物降解。

  Xenobots從基因上看是青蛙,但從生命形式上看則是一種與常規解剖結構完全不同的生命體。佛蒙特大學計算機科學家和機器人專家約書亞·邦加德指出,Xenobots是新穎的活體機器,它既不是傳統的機器人,也不是已知的動物物種,而是一類新的人工制品——一種活的可編程生物。

  可重構、可自愈、可生物降解,這些傳統機器無可比擬的優勢讓新型活體機器人具有很大的應用潛力。研究人員表示,未來它們或可用于執行遞送藥物、尋找放射性污染源、收集海洋塑料微粒等任務。

     總編輯圈點

  許多人都看過電影《機械戰警》——人的身體和鋼鐵機械結合成了無敵的存在?,F在,科幻題材成了真,利用青蛙的細胞,科學家設計出了半生物半機器的全新綜合體。當年,伏打利用青蛙腿研究了電流?,F在,青蛙又作出了大貢獻。真是功勛生物!

(責任編輯:韓夢晨)

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