提到机器人,我们脑海中浮现的通常是金属、塑料材质的机器人。这种机器人是传统机器人的代表,但随着科技的发展,越来越多的机器人走出实验室,这种坚硬材质的机器人也许会给接触他们的人类带来伤害。比如,当一个飞行机器人向你飞来,你肯定会下意识地躲闪,害怕流血受伤。
现在,越来越多研究人员开始寻找办法来让机器人变得更加柔软、更加呆萌,越来越像动物。对于那些装有传统发动机的机器人来说,这就意味着让他们装上肌肉或是在发动机上装上弹簧。比如,在扫地机器人Roomba上安装减震弹簧,就能很好地减少避免它对使用者的伤害。
不过,现在有团队另辟蹊径,采取了另外一种方式来让机器人更加人畜无害:将动物组织与机器人结合在一起。他们正在大力打造由生物肌肉组织和细胞驱动的机器人。这些设备可以由电或者光驱动,让细胞与骨骼结合,从而能让机器人游泳或者爬行。这些机器人能够自由移动,并像动物一样柔软。相比传统机器人,他们对使用者和环境更加安全。此外,它们不仅外表像动物,生理机能也更像动物,需要营养素,而不是电池来供应能量。因此,它们也比传统机器人更轻。
打造生物机器人
要打造生物机器人,研究人员首先会提取老鼠或是小鸡的心脏或是骨骼肌。如果基质是聚合物,那么他们打造出来的设备便是生物混合机器人:由自然和人造物质共同组成的混合机器人。
如果你简单地将细胞放到已成型的骨骼中,那么细胞就可以开始肆无忌惮地成长。这就意味着当研究者用电流来让细胞移动时,细胞的压力方向将是随意的,这样就会大大降低设备的效率。
因为,为了更好地利用细胞的能量,研究人员开始将目光转向了微缩成像。他们利用3D打印打造了特定的骨骼模型,这样细胞一旦被放置入内,就会根据骨骼的形状生长。这样一来,细胞便打破了混乱生长的状态,提升设备成型的效率。
灵感来自动物
除了生物混合机器人,研究人员还打造了纯生物机器人。这些机器人的原材料完全来自动物(比如生物皮肤的胶原蛋白),而不是一些聚合物,它们中的一些可以在电场中爬行或游泳。研究人员从医学组织工程技术中获取灵感,并利用长长的矩形手臂或是悬臂来推动它们前进。
另外一些研究者从自然中汲取灵感,打造生物驱动的生物混合机器人。例如,来自加州理工学院的一支研究团队从水母中得到灵感,开发了一款生物混合机器人。研究团队将这款机器人称为“水母类机器人”,它有着能够绕城圆圈的手臂,他们称之为“水母机器人”,它的周围安装了一圈手臂,每条手臂都用蛋白质材料刻印了微型模型,就像活体水母的肌肉一样。当细胞组织收缩的时候,这些手臂就会向内弯曲,推动生物混合机器人在富含营养物质的液体中向前移动。
最近,研究员们又展示了如何控制生物杂交机器人。哈佛大学的一个研究团队利用基因改良的心脏细胞,让一种外形酷似蝠鲼的仿生机器人游泳。这些心脏细胞会根据光线的频率做出不同的回应,不同位置的细胞对应的频率也是不同的。
当研究员们用不同的光线去照射这种机器人时,细胞就会收缩并向蝠鲼身体不同位置的细胞发出电子信号,这种收缩力会沿着机器人的躯体传递,推动机器人前进。研究员们已经可以利用不同频率的光线来控制机器人向左转或向右转。如果加强光线的强度,对应细胞产生的收缩力就会变强,这样研究员就能控制机器人四处移动了。
路漫漫其修远兮
虽然人类已经在生物混合机器人领域硕果颇丰,但是要想让这些设备走出试验室,还有很长一段路要走。现在的生物混合机器人的使用寿命还比较有限,输出的力量也不大,这就限制了它们的速度和完成各种任务的能力。由哺乳类动物或鸟类动物的细胞制成的机器人对环境条件的要求也是很挑剔的。
例如,周围环境温度必须与生物肌体温度接近,而且细胞也需要定期用营养丰富的液体滋养。要解决这个问题,研究人员已经想出了两种方法。
其中一种解决方案是将这些生物混合机器人包装起来,让肌体不会受到外界环境的破坏并且还能一直浸润在营养液中。
另一种解决方案是利用更强健的细胞组织来作致动器。凯斯西储大学正在研究坚硬的深海生物海蜗牛,用它们的细胞来制作生物混合机器人致动器。因为海蜗牛生活在潮间地带,因此可以经受温度和环境含盐浓度在一天之中发生巨大的变化。退潮后,海蜗牛就会被困在潮水留下的水洼中。当太阳升起之后,环境温度会不断上升,水洼中的水分被蒸发掉之后,周围环境含盐浓度也会不断上升。而在下雨的时候,情况刚好相反,周围环境的含盐浓度会因为被雨水稀释而下降。当潮水再次来临的时候,海蜗牛才能从水洼中被解放出来。因此,海蜗牛在不断进化的过程中形成了非常坚硬的细胞组织以适应这种多变的环境。
我们已经能够用海蜗牛的活体组织来控制生物混合机器人的行动,这说明我们可以利用这种抗性极强的组织来研制更坚固的生物机器人。这种生物机器人可以搬起大约1.5英寸长1英寸宽的小块重物。
现在,在开发生物机器人时遇到的另一个重要问题是:这类设备缺乏一种板上控制系统。现在,工程师们通过外界电场或光线来控制它们。为了开发出完全自动化的生物混合机器人,我们还需要能与肌肉组织直接交互,并能为生物混合机器人提供感应器信号输入的控制器。其中一种设想是利用神经元或神经簇来作组织控制器。
这也是为什么我们如此看好海蜗牛在此领域的应用。这种海蜗牛被作为模型系统用于神经生物研究已有数十年的历史。人们对于它的神经系统与肌肉之间的关系研究已经有了不小的收获,这让我们用它的神经元来作为组织控制器成为了可能。
虽然这个领域的研究还处于非常早期的阶段,但是研究人员对于此领域的前景信心满满。例如,已经有研究团队利用蛞蝓组织研究出了微型生物混合机器人,它可以被用来寻找有害物质,或检查管道泄漏情况。从理论上来说,由于这类设备的生物兼容性,即便它们被野生动物撕碎或者吃掉,也不会像传统的机器人那样造成环境破坏或环境污染。
有朝一日,这些机器人可能会用人体细胞制成并用于医疗领域。生物机器人可以用于定向给药、清除栓塞或者作为可控支架来使用。这类支架使用的是组织基板而非多分子材料,因此它们可以用来增强血管壁的强度,避免形成动脉瘤;并且这些设备未来还有可能继续改造和完善,并被整合到人体之中。
因此,生物机器人的研究确实前景一片灿烂,不过要让它真正造福我们的生活,仍然路漫漫且修远兮。
来源:雷锋网 作者:熊蒙
为你推荐
资讯 又一家脑机接口企业完成融资,连续两轮融资约8亿
近日,上海主动科技有限公司宣布完成4 64亿元人民币天使+轮融资。本轮由高榕创投、国投先导、上海科创投联合领投,康君资本、中网投、国泰海通、浦东创投、上海科创基金、广药...
2026-11-04 17:04
资讯 恒瑞医药双靶点 mRNA 体内 CAR-T 产品获临床试验默示许可
据国家药监局药品审评中心公示信息,11 月 3 日,上海瑞宏迪医药有限公司自主研发的双靶点体内 CAR-T 产品 RGL-208 注射液,获临床试验默示许可,适应症拟定为复发 ...
2026-11-04 15:57
资讯 脑机接口企业阶梯医疗启动上市辅导
11月3日,据证监会官网披露,上海阶梯医疗科技股份有限公司正式向上海证监局办理辅导备案登记,辅导机构为华泰联合证券,辅导协议签署时间为10月30日。
2026-11-04 15:41
资讯 国际SOS发布跨境人员健康与安全六项建议
随着2026年最后两个月国际经贸活动陆续启幕,全球双向商务往来日益密集。与此同时,秋冬季呼吸道疾病、海外部分地区安全局势变化以及极端天气等因素,也为跨境商务人员的健康、...
2026-11-04 15:17
资讯 华东医药自研1类新药卡维列隆氨丁三醇片中国上市申请获受理
适用于在控制饮食和增加体力活动的基础上对成人患者的长期体重控制,初始体重指数(BMI)为:≥28kg m2(肥胖),或≥24kg m2 (超重)并伴有至少一种体重相关的合并症,例如...
2026-11-03 21:38
资讯 新修订《医疗器械生产质量管理规范》 共性问题解答(第一期)
共性问题一:《规范》第四条要求企业应当将风险管理理念贯穿于质量管理体系运行全过程,请问该全过程具体包含哪些环节?
2026-11-03 15:46
资讯 英捷信医疗宣布完成2亿元人民币B轮融资
英捷信医疗专注于自我给药系统研发与制造。公司产品线覆盖胰岛素、GLP-1、生长激素等生物制剂给药装置,包括一次性预填充注射笔、扭簧注射笔、重复注射笔及自动注射器(AIPen)等。
2026-11-03 11:22
资讯 “药品差比价规则”轻松读
在药品采购、挂网、定价、报销的政策体系里,有效成分相同、剂型规格包装不同的药品,它们的价格谁可以高、谁应该低,具体可以相差多少钱,往往都离不开一句:那就按“药品差比...
2026-11-03 09:12
资讯 赛沃替尼+奥希替尼联合疗法在欧洲和日本的上市申请获受理
11 月 2 日,和黄医药发布公告,赛沃替尼+奥希替尼联合疗法在欧洲和日本的上市申请已获得监管机构受理,用于治疗 MET 驱动的 EGFR 突变非小细胞肺癌(NSCLC)。此前 9 ...
2026-11-03 08:39
资讯 《转移性乳腺癌患者的重“质”人生》视频短片与“健康有心”乳腺癌患者生活质量手账同台发布
2026年10月31日,由北京爱谱癌症患者关爱基金会主办的创新赋能 以行践言第六届癌症患者康复支持大会在浙江湖州举行。
2026-11-02 17:38
资讯 湖南将基层住院起付线统一压至200元,转诊不重复收费
近日,湖南省医保局、湖南省发展改革委、湖南省卫生健康委联合印发《关于贯彻落实国家〈关于医保支持基层医疗卫生服务发展的指导意见〉的通知》(湘医保发〔2026〕45号)。今后...
2026-11-02 16:40
资讯 FDA批准首款质粒DNA免疫疗法上市
10月30日,美国FDA批准INOVIO开发的VOCERYQ(INO-3107),用于降低成人复发性呼吸道乳头状瘤(RRP)的手术频率,成为美国首款获批的质粒DNA免疫疗法,这也是DNA药物平台在人体疾...
2026-11-02 14:40
资讯 健之佳因门店租赁模式补缴税款及滞纳金2.65亿元
10月30日晚间,健之佳发布,公司需规范补缴税款及滞纳金合计约2 65亿元。受此影响第三季度归母净利润由盈转亏,单季亏损3 12亿元。
2026-11-02 11:48
资讯 奥精医疗涉嫌财务数据虚假记载被立案
11月1日晚,奥精医疗公告,公司于11月1日收到中国证监会对公司下发的《立案告知书》(编号:证监立案字0142026050号)。因公司涉嫌定期报告等财务数据虚假记载,根据《中华人民共...
2026-11-02 10:53
资讯 华为首个三类医疗器械注册证获批,进军持续动态血糖监测赛道
近日,国家药监局发布的《2026年10月30日医疗器械批准证明文件送达信息》显示,华为取得持续葡萄糖监测系统的医疗器械注册证。申请人为华为终端有限公司,受理号CQZ2502000,注...
2026-11-01 21:11
资讯 卫材将原研品种海乐卫国内权益交由亿帆医药运营
近日,亿帆医药与卫材(苏州)贸易有限公司正式签署商业化合作协议。根据协议约定,亿帆医药将获得卫材贸易旗下原研抗肿瘤药物海乐卫(Halaven,通用名:甲磺酸艾立布林注射液)...
2026-10-31 21:52





