首个新型可编程生物机器人诞生，可用于药物递送_医药

2020

01/22

09:57

医谷网医药

在显微镜的视野下，一个忙碌的小东西正在一片四处游动——前进、转身，有时还会打转。如果将它拨弄一下翻转过来，它就会像乌龟翻了个背朝下，傻傻地躺在那里动不了，它的行为让人不禁认为这是一种小扁虫在自由活动。

然而，它并不是任何一种我们所熟知的“生物”。事实上，这是由美国佛蒙特大学和塔夫茨大学团队借助计算机模拟的“进化算法”结合非洲爪蟾的皮肤和心肌细胞设计出的一种全新生命体，名为Xenobot（异种机器人）。研究人员希望借助这种新型生物及行为能够帮助科学家解开细胞通讯的奥秘，相关研究具体发表在日前的《美国国家科学院院刊》上。

塔夫茨大学发育生物物理学家、论文合着者Michael Levin表示，“我们非常感兴趣细胞是如何协同工作来形成特定功能结构的。”

研究人员首先利用超级计算机模拟，创建出一组随机设计的皮肤细胞和心肌细胞排列构型，让这些构型在计算机模拟的环境中进行流体力学运动实验，筛选出比例、排列合适，可以产生微弱运动能力的构型，然后再将这些构型进一步不断复制，最终得到可实现快速移动的最佳构造。

接着，研究小组从非洲爪蟾胚胎中提取出干细胞，并将其分化成自然收缩的心肌细胞和不会收缩的皮肤细胞，由于细胞分泌的细胞外基质可自动将细胞黏附在一起，在显微镜下，研究人员利用细胞间自然相吸附的特性，通过微小的镊子和电极，手动将细胞团按照筛选出的构型进行塑性，有些成楔形，有些成拱形。

顶部的绿色方块是皮肤细胞，而底部的绿色和红色交替的是心肌细胞。

这些长度不到1毫米的Xenobots，能通过心肌细胞的收缩在水性环境中移动，研究人员以此观察其独特的结构——包括两种细胞的排列方式及整体的形状——是如何影响到其行为的。

这些没有大脑的xenobots的行为方式简直是令人毛骨悚然， Levin表示，它们会不时地改变行动方式，一开始它们会以特定的方式行动，然后又会改变方式，转身、返回。当xenobots遇到其他零散的细胞时，就会把它们聚集成小堆。如果研究人员把一个xenobot切开，结果它不仅能把自己缝合起来，其后还能继续活动，四处走动。