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生物机器人,不只是机器人那么简单
既然DNA可以,活的细胞是不是也可以呢?生物学家又想到让细胞组团来带货。
可编程、可自主移动、可降解的活细胞机器人,将其命名为xenobots(爪蟾拉丁名“Xenopus laevis”和机器人“robots”两个词的结合),研究成果发表在《美国科学院院报》上。
首先,计算机专家借助超级计算机开发出一种复杂的进化算法,来设计机器人模型。他们模拟出非洲爪蟾的皮肤和心肌细胞的最佳组装方案,希望这些细胞能自主移动,甚至自动修复。接下来,生物学家从非洲爪蟾胚胎中分离出干细胞,让干细胞进一步分化成皮肤细胞和心肌细胞。
根据超级计算机设计的机器人模型,研究人员将皮肤细胞放在上层,将有运动能力的心肌细胞放在下层,中间则可设计成 “口袋”,以便于携带药物。
根据不同设计,这种活细胞机器人不仅能直线运动,还会绕圈运动,也可负重前行,具备递送药物或其他医用材料的潜力。
利用非洲爪蟾的皮肤和心肌细胞组装而成的活细胞机器人xenobots。|来源:Douglas Blackiston and Sam Kriegman
一年之后,研究人员再次改进这种活细胞机器人,推出了xenobots 2.0。相关成果发表在2021年3月21日的《科学-机器人》杂志上。相比xenobots 1.0 ,xenobots 2.0主要具备六个新特点:
一是只需一种细胞。新的设计只用到一种细胞,即非洲爪蟾的皮肤细胞,抛弃了原来充当动力的心肌细胞。因为细胞种类更少,引发机体免疫排斥反应也会越小。
二是
三是运动速度更快。既然没有心肌细胞,那么细胞团的动力来自哪里呢?原来非洲爪蟾皮肤上皮细胞表面能长出纤毛,可以以特定方式来回移动或旋转,为细胞机器人提供动力,速度甚至超过原来的心肌细胞。
四是存活时间更长。第一版细胞机器人大约只能存活1周左右,但是给这些细胞添加特殊的营养素后,可以存活超过90天。
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