美研制出肌肉动力行走生物机器人

微型生物机器人的崭新篇章：模拟生命，收缩自如

伊利诺斯大学厄本那香槟分校的工程师们，正带领我们进入一个充满生机与活力的新时代。他们展示了一种全新的行走“生物机器人”（bio-bots），这些机器人由肌肉细胞推动，通过电脉冲进行控制。研究人员如同指挥家一般，精准地对其发号施令。相关的研究成果已经在线发表于美国《国家科学院学报》上。

“无论你想制造何种生物机器人，由细胞驱动的生物刺激都是核心要素。”负责这项研究的伊利诺斯大学香槟分校生物工程主管拉什德·巴什尔博士解释道，“我们正在将工程原理和生物学紧密结合，设计并开发用于环境和医疗领域的生物机器人系统。生物学拥有强大的潜力，如果我们能学会利用其优势，那么未来将会有许多令人惊喜的发现。”

巴什尔领导的研究小组，已经成功运用技术制造出一种由柔韧水凝胶和活细胞组成的生物机器人。虽然他们之前曾使用跳动的小鼠心脏细胞制造出一种能够自主“行走”的生物机器人，但心脏细胞的持续收缩特性使得他们无法精确控制机器人的运动。设计心脏细胞生物机器人是一项极具挑战性的任务，因为无法随意开关、调整速度。

新的生物机器人设计灵感来源于自然的肌腱骨骼。研究人员制造了一种主骨，由水凝胶构成，既能够支撑生物结构，又能像关节一样灵活弯曲。他们还将一条肌肉锚定在主骨上，就像肌腱将肌肉附着在骨骼上一样。生物机器人的运动速度完全由电脉冲频率控制。电脉冲频率越高，肌肉收缩越快，生物机器人也就行动得越迅速。

“骨骼肌细胞非常神奇，我们可以通过外部信号来调整其运动节奏。”巴什尔博士进一步阐述，“我们可以设计一种设备，使其在检测到某种化学物质或接收到特定信号时开始工作。作为设计工具之一，工程师们还可以不同的方案。”

论文的第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科维奇表示：“这一成果代表了生物机器人的开发与控制方面的重要突破。我们能够刺激、训练或培养它们来适应各种任务。这种系统最终可能会发展成一代生物器，用于药物递送、手术机器人、‘智能’移植、移动环境分析等领域。”

未来，研究人员计划加强对生物器运动的控制，就像集成神经元那样，用光或化学物质来控制生物器朝不同方向运动。“我们的目标是将这些设备用作‘自主传感器’。”巴什尔博士说，“例如，让它们能够检测到某种化学物质，朝其运动并释放中和剂。朝着这个目标迈进的一大步就是实现刺激控制生物器。”

随着研究的深入和技术的不断进步，这些微型生物机器人将在医疗、环境监控、甚至更广泛的领域发挥重要作用。它们可能会彻底改变我们对技术和生物学的理解，打开一个充满无限可能的新时代。