伊利諾斯大學研究人員研制出微型肌肉驅動生物機器人
發布日期：2014-07-07 瀏覽次數 ：1162
據外媒報道，美國伊利諾斯大學研究人員研制出一種微型肌肉驅動生物機器人（bio-bots），bio-bots由肌肉細胞推動、電脈沖控制，研究人員能對其發號施令。
“行走生物機器人”是由條狀肌肉細胞驅動，受電流脈沖控制，研究人員將這款機器人詳細情況發表在近期出版的《美國科學院院刊》上。伊利諾伊大學生物工程系拉希德-巴希爾(Rashid Bashir)是研究報告負責人，他說：“由肌肉細胞驅動的生物活動性是科學家期望建造任何生物機械裝置的基本要素，我們試著以某種方式將工程原理和生物學結合在一起，從而實現設計研制生物機械裝置和環境醫學應用的系統。”
巴什爾小組用3D打印技術造出一種柔韌的水凝膠和活細胞組成的生物機器人。以前，他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人，但心臟細胞不停地收縮，讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設計生物機器人是很困難的，它不能隨意開關、加快或減慢速度。
新設計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發。據物理學家組織網近日報道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結構，又能像關節一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機器人也就走得越快。
“骨骼肌細胞很有吸引力，你可以用外部信號來調整它的步調。”巴什爾說，“比如設計一種設備，讓它能在感覺到某種化學物質或接到某個信號時開始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設計工具之一，工程師在設計時，還有不同的方案。”
“這完全是自然的，我們的研究基于仿生設計原則，如肌肉骨骼系統的自組織。”論文一作者、研究生卡洛琳·茨威特科維奇說，“本成果代表了生物機器開發與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓練或培養它們來工作。這種系統終可能發展成一代生物器，用于藥物遞送、手術機器人、‘智能’移植、移動環境分析器等。”
下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經元那樣，用光或化學物質控制生物器向不同方向運動。“我們的目標是把這些設備用作‘傳感器’。”巴什爾說，“比如，讓它能感覺到某種化學物質，朝它運動并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。”
關于美國伊利諾斯大學
伊利諾伊大學包括厄巴納－香檳分校，芝加哥分校和 春田分校三個校區。香檳分校在本科生教育和研究生教育方面都于芝加哥和春田分校。同時香檳和芝加哥兩個校區各自科研實力也均在全美TOP50之列，均為美國一級大學。
厄巴納-香檳分校是全美國的大學之一，在工科方面更是。土木工程專業是全美，大量工程專業都在全美前10，更是會計學學士學位和博士學位的誕生地。她提供150多個領域的4000多門課程，每年授予 15000個學位。其圖書館初創時僅有644本書，而如今成為僅次于哈佛的美國第二大大學圖書館。
伊利諾大學香檳分校擁有20多個院所，超過150個以上各種不同領域的知識及研究供學生選讀，由于在教學及研究上有著非常的領導地位，因此每年都被評選為優良的學府之一．
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