供稿人:趙廷澤 連芩 發(fā)布日期：2018-10-07
基于細(xì)胞的軟體機(jī)器人設(shè)備可能會(huì)對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)能夠動(dòng)態(tài)感知和響應(yīng)大范圍的復(fù)雜環(huán)境信號(hào)的機(jī)械和系統(tǒng)的能力產(chǎn)生革命性的影響。2014年美國(guó)伊利諾依大學(xué)香檳分校Caroline Cvetkovic等人展示了首個(gè)利用哺乳類工程骨骼肌組織驅(qū)動(dòng)的生物機(jī)器人在外部電場(chǎng)刺激下向前蠕動(dòng)的情況。圖1為電場(chǎng)刺激頻率分別為1Hz、2Hz和4Hz下生物機(jī)器人的移動(dòng)情況。
圖2所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)使用PEGDA水凝膠材料，并通過(guò)光固化3D打印成型。小鼠骨骼肌細(xì)胞、纖維蛋白、基質(zhì)膠（Matrigel?）等制成的混合物覆蓋在PEG結(jié)構(gòu)的兩柱上，并通過(guò)體外培養(yǎng)技術(shù)得到肌組織與機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合的生物機(jī)器人。當(dāng)該生物機(jī)器人平行置于20V、脈沖寬度50ms的不同頻率電脈沖環(huán)境中，電場(chǎng)的刺激使得肌細(xì)胞收縮，帶動(dòng)生物機(jī)器人向前蠕動(dòng)，見(jiàn)圖1。
這個(gè)運(yùn)動(dòng)可控的厘米級(jí)生物機(jī)器人，具有一定的彈性和活性成分，能夠?qū)Νh(huán)境和外部施加的刺激做出動(dòng)態(tài)響應(yīng)，展示了生物材料、組織工程、3D打印以及三種技術(shù)相結(jié)合的科技產(chǎn)物在未來(lái)有著很大的應(yīng)用前景。