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史上首见!“活体机器人”5分钟恢复“致命伤”
www.creaders.net | 2021-04-04 07:49:19  自由时报 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

2020年1月13日,美国佛蒙特大学与塔夫茨大学的研究人员提取非洲爪蟾(Xenopus laevis)的干细胞,共同製造出史上首见的“活体机器人”,并命名为“Xenobots”,震撼全球。过去1年里,科学家对这款全球首个活体机器人进行了升级。与第一代相比,第二代“Xenobots”不仅能实现单细胞的自主组合,移速还更快,讯息读写功能和自癒能力也大大增强,5分钟就能从“致命伤”复元,而且寿命从数周增加到数个月。

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美国科学家创造出史上首见的“活体机器人”,它具有不同的型态,还能进行自我修复。图为后肢比前肢大的活体机器人,中间则是红色的心肌层。(图撷自《美国国家科学院院刊》网站)

活体机器人既非传统意义上的机器人,也不是某个已知的动物品种,科学家们对它下的定义是“可编程生物体”。研究人员从青蛙胚胎中刮取了活的干细胞后,重塑成超级电脑所设计出的特定形态,而这些形态从未在自然界出现过。“活体机器人”的宽度不到1毫米,可在人体内部以“走路”、“游泳”的方式移动,还能够一起合作完成任务。

从细胞构建上看,第一代Xenobots采用了“自上而下”的构造方式,透过手工重组青蛙皮肤和心脏细胞,使心脏细胞在底层收缩来实现机器人的移动。

相比之下,第二代Xenobots则采用“自下而上”的方法进行构造,由单个的细胞自主形成生物体。塔夫茨大学生物学家用非洲爪蟾的胚胎干细胞进行生长和增殖,几天后一些干细胞就分化形成了纤毛。这些能移动、旋转的纤毛充当了第二代Xenobots的“腿”,使它无需肌肉细胞就能快速移动。

由于构造升级,第二代Xenobots的移速更快,寿命更长,也能更好地适应各种环境。

这一最新研究成果已于美国时间3月31日发表在《科学·机器人学(Science Robotics)》期刊上。

研究显示,Xenobot可用于清理放射性废料、在海洋中收集塑胶微粒、携带药物后进入人体投药、进入动脉清除斑块。除此之外,Xenobot还可以帮助科学家更进一步了解细胞生物学,从而为人类的健康和长寿做出贡献。

例如,未来也许可以按照需求製作出3D生物形式,修复人类的先天缺陷,或将肿瘤重新编程为正常组织,甚至是在外伤或退化部位诱导组织再生,这些将对再生医学产生巨大影响。

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四足的活体机器人。(图撷自《美国国家科学院院刊》网站)

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