Science封面故事：人机合一的黑科技让“机器之心”成真

医疗健康 2016-07-14 10:28 来源：生物探索

2016

07/14

10:28

生物探索医疗健康

如果机器鱼可以有肌肉细胞，那么机器人就真的可能有自己的心。

一个硬币大小的机器鱼可以依赖感光的心脏细胞游泳。它可以不停地轻摆它的鳍，让研究人员驱使它通过水中的障碍。7月8日的Science将哈佛大学的Kit Parker和其同事的这个新发明作为封面故事发表。

混合生物材料机器的初步尝试

几十年来，机器人领域一直占主导地位的是笨重的、僵化的机器，主要是金属或硬塑料。但近年来，一些研究人员已经转向更柔和、松软的材料，如硅树脂和橡胶塑料。一小群科学家又把它推进一步：将软材料和活细胞结合起来。

目前只有少数关于这些混合机器的报导。在2012年，Park用硅树脂和心脏肌肉细胞构建了一个机器水母。电刺激细胞让水母挤压自己成为一个钟的性状，然后放松。但是Parker说：“水母只是动了。”他和他的同事无法驱使它在水池中游动。但是他们在新的人工鳐鱼中就可以。

机器鱼的原理及构造

他用他女儿的故事来解释研究团队的策略。当她很小的时候，Parker会把她要踩的点用激光笔点在人行道上。这样他可以引导她沿一条小路走，因为她跟随着光。Parker用类似的方式指引他的机器鱼。

机器鱼的身体是分层的，金的骨骼夹在硅树脂之间并将细胞盘曲其中。这个区域由从大鼠心脏获得的200,000个细胞组成。这些细胞已经被基因工程改造成具有蓝光脉冲刺激收缩的能力。

光的闪烁在机器鱼中引起了一阵收缩，让鱼鳍像旗帜在风中飘荡那样波动。为了让机器鱼能转弯，研究人员分别刺激鱼的左、右鳍。更快的闪光出现在右边时，会让鱼向左转，反之亦然。通过将光线慢慢地在一个充满液态的腔室中移动，研究者引导机器鱼依照曲线的路径绕过了三个障碍物。

为什么构建机器鱼

其他科学家评论这是一项令人印象非常深刻的发明，具有新型运动能力的人工鳐鱼是前所未见的。他们认为这样的设备有一天能运用于生物医学或者环境清理。

不过Parker是对心脏细胞生物学感兴趣的生物工程学家，他的想法却完全不同。他想创造一个人工心脏，可以在先天性心脏畸形的孩子中作为替代。这个机器鱼的肌肉部分就像心脏一样是一个泵，用来让液体流动。机器鱼给Parker一个机会——用生物材料制造一个泵。

Parker介绍说：“有些工程师是从铝制材料中制造东西，而我从细胞中构建。我需要练习，所以我练习构建泵。”不过做机器鱼也有另一个好处，他补充说：“这很酷，很有趣。”

医谷链

《哈佛大学使用老鼠心脏制作活体机器人》

来源：生物探索

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