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生物機(jī)器人顛覆機(jī)器人定義
DANBACH ROBOT
機(jī)器人，顧名思義，是可以執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器裝置。然而，隨著其承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)室之外的角色越來(lái)越多，傳統(tǒng)機(jī)器人的剛性系統(tǒng)與其周遭的人類和環(huán)境互不兼容，安全隱患也越來(lái)越大。
對(duì)此，科學(xué)家們期望通過(guò)增添生物元素解決該問(wèn)題，比如在傳統(tǒng)制動(dòng)器中增加氣動(dòng)人工肌肉或彈簧來(lái)增加緩沖力度。然而，國(guó)外新興起的一股將機(jī)器人技術(shù)與（生物）組織工程學(xué)相結(jié)合的科研潮流，則提出了另一種解決方案，即研發(fā)由活體肌肉組織或細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，學(xué)名“生物合成機(jī)器人”。
這種機(jī)器人的制動(dòng)器為活體細(xì)胞，細(xì)胞在受到光或電刺激后，發(fā)生收縮帶動(dòng)軀體彎曲，以完成相關(guān)動(dòng)作或移動(dòng)。它可像動(dòng)物那樣柔軟地四處行動(dòng)，與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，它對(duì)人和環(huán)境來(lái)說(shuō)十分安全。因此，比其他高功率重量比的制動(dòng)器更安全。此外，生物合成機(jī)器人的燃料來(lái)源僅是周圍介質(zhì)中的養(yǎng)分。
近日，美國(guó)哈佛大學(xué)生物工程和應(yīng)用科學(xué)部門推出了全球首個(gè)生物合成機(jī)器人——“機(jī)器鰩魚”。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)鰩魚的生理機(jī)能進(jìn)行逆向工程，創(chuàng)造出了長(zhǎng)16毫米、重10克的微型機(jī)器人，看上去就像是一個(gè)透明硬幣和一個(gè)尾巴的組合。
該團(tuán)隊(duì)首先使用一層透明的彈性聚合物作為主干部分，將大鼠心臟細(xì)胞以蛇形圖案均勻分布在表面，再對(duì)細(xì)胞進(jìn)行基因編碼，使其對(duì)特定的藍(lán)色閃光產(chǎn)生反應(yīng)；用黃金制成支撐骨架，因?yàn)辄S金對(duì)附著其上的細(xì)胞無(wú)抑制作用。
為供養(yǎng)“機(jī)器鰩魚”中的活體細(xì)胞，研究人員把它放進(jìn)充滿糖的生理鹽水中，并以藍(lán)色的光脈沖對(duì)其電擊。
為更好地控制細(xì)胞力量，科研人員使用了細(xì)胞圖案化技術(shù)（微圖形化技術(shù)），即在細(xì)胞依附的骨架上標(biāo)出或印上微尺度線條。細(xì)胞沿線條整齊排列，這些線能隨著細(xì)胞的成長(zhǎng)指導(dǎo)它們。
此外，研究人員還可以通過(guò)改變光的頻率來(lái)控制機(jī)器鰩魚的移動(dòng)方向，因“魚身”兩側(cè)的細(xì)胞所響應(yīng)的光的頻率各不相同，如果以某一特定頻率的光照射“魚身”，那么只有一側(cè)的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生收縮，以此完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作，避開障礙物。
雖然生物合成機(jī)器人領(lǐng)域的起步令人十分興奮，但距其能走出實(shí)驗(yàn)室還有很多的工作要做。
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