科學(xué)家用蛞蝓肌肉和3D打印制造出生物混合機(jī)器人

寂靜天花板

就在剛剛過去的一周,，我們看到了能響應(yīng)光線的3D打印生物混合體（Biohybrid）——迷你魔鬼魚,，現(xiàn)在,，美國俄亥俄州的一個專家團(tuán)隊(duì)公布了他們自己的生物混合體：一個由海蛞蝓肌肉細(xì)胞和3D打印聚合物身體組成的爬行動物。據(jù)悉這種3D打印的生物機(jī)器人很適合探索海底,，尋找飛機(jī)殘骸或有毒物質(zhì)泄漏,。
Webster解釋說，他們特別熱衷于構(gòu)建可以在海底或河底爬行的生物混合體,。當(dāng)前的機(jī)器人技術(shù)還做不到,，但科學(xué)家從一種在地上滑行的海蛞蝓身上看到了這種潛力。具體來說,，研究人員發(fā)現(xiàn)他們所尋找的目標(biāo)就在海蛞蝓的嘴上,，而不是海蛞蝓的運(yùn)動肌肉。通過從加利福尼亞海蛞蝓嘴上得到的一種特別的肌肉,，他們能夠構(gòu)建可以由外部電場驅(qū)動進(jìn)而自主爬行的活機(jī)器,。“我們正在構(gòu)建一個活機(jī)器,，一種非完全有機(jī)的生物復(fù)合機(jī)器人,。”Webster說,。
8 P  k. k) r! HQuinn教授稱,，他們是為了構(gòu)建一種能夠比動物或純粹的人造機(jī)器人完成更多不同任務(wù)的機(jī)器人。具體來說,，他們設(shè)想的是成群可以承受惡劣情況的生物復(fù)合機(jī)器人,，能夠確定有毒物質(zhì)泄漏的源頭，或者找到海底的黑匣子,。這是傳統(tǒng)機(jī)器人根本做不到的事,。“傳統(tǒng)機(jī)器人，尤其是小型傳統(tǒng)機(jī)器人的問題之一是執(zhí)行器往往是剛性的,，”Webster說,。
5 f) K- \: o: a6 r由于要進(jìn)行水下具體任務(wù)，這很快縮小了潛在生物材料的來源范圍,。事實(shí)證明,，海蛞蝓有非常頑強(qiáng)的細(xì)胞，可以承受溫度,、鹽度和潮汐的顯著變化,。他們甚至可以很容易經(jīng)受從海洋環(huán)境到池塘和河流�,？傊�,，它們是最頑強(qiáng)的生物之一，是一個完美的生物材料來源,。
7 U+ W/ V! u. |最初,，研究人員并沒有特別專注于該生物的口腔肌肉，只是關(guān)注肌肉細(xì)胞,。它們都是符合要求的——能夠從周圍培養(yǎng)液中獲取動力,。更甚的是，它們比普通的致動器要軟得多,，具有很好的功率重量比,。但他們很快發(fā)現(xiàn)，這些肌肉細(xì)胞在其原有的生物結(jié)構(gòu)中工作得更好,�,！爱�(dāng)我們將肌肉與天然生物結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起時，它強(qiáng)大了成百上千倍,�,！盇kkus教授解釋說。而在這方面,，海蛞蝓的口腔頰部肌肉有最佳的結(jié)構(gòu)和形式,。
! n) [. e* t4 K+ }; {$ o! |在第一批生物混合體中，科學(xué)家將頰部肌肉連接到3D打印的聚合物身體和手臂上,。這種肌肉可以隨著電力收縮和釋放,，形成一種搖擺運(yùn)動，推動機(jī)器人前進(jìn),。在早期的測試中,，機(jī)器人每分鐘移動約0.4厘米。此外,，這種運(yùn)動可以通過生物自己的神經(jīng)中樞,，也就是控制神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)細(xì)胞簇來控制,。“相比于采用人工控制,，使用神經(jīng)中樞能讓肌肉進(jìn)行更復(fù)雜的運(yùn)動,，而且它會有學(xué)習(xí)的能力，”Webster解釋,。
潛力是顯而易見的,，這些生物展示了生物工程所創(chuàng)造的可能性。隨著時間的推移,，研究人員希望將這個概念變成完全的有機(jī)機(jī)器人，可以響應(yīng)一系列簡單信號而移動,。在這種情況下,，這種生物將不再是3D打印，而是由鼻涕蟲的皮膚和膠原蛋白構(gòu)建,，將它們包裹在一起形成輕型支架,。最重要的是，它們將非常便宜,，可以在不可能回收的情況下釋放,。該生物可以被生物降解，任務(wù)完成后能夠很容易地被吃掉或自然分解,。
要做到這一點(diǎn),，科學(xué)家們顯然還有很多工作要做。目前該研究團(tuán)隊(duì)還沒有披露他們的下一步計劃,。本周晚些時候Webster將帶著他們的成果蘇格蘭愛丁堡舉行的Living Machines會議上展示,。

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