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國(guó)外科學(xué)家用活體細(xì)胞創(chuàng)造出機(jī)器魚

時(shí)間:2016/8/30閱讀:436
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據(jù)外國(guó)媒體報(bào)道,美國(guó)工程師zui近宣布創(chuàng)造了一個(gè)新型的機(jī)器魚,這條機(jī)器魚使用了大概20萬(wàn)個(gè)的大老鼠的肌肉細(xì)胞,魚身骨架全部都是用黃金打造的。

 

這只機(jī)器魚身長(zhǎng)只有0.6英寸(相當(dāng)于16毫米),能夠與黃貂魚一樣在水中優(yōu)雅的游來(lái)游去。

 

工程師可以通過(guò)控制光脈沖信號(hào)來(lái)控制這條微小的機(jī)器魚的游動(dòng)方向以及速度等等。而這個(gè)發(fā)明創(chuàng)造對(duì)整個(gè)科學(xué)界來(lái)說(shuō)都是意義非凡的,因?yàn)檫@可能會(huì)引發(fā)一種新的科學(xué)方法---利用組織工程學(xué)創(chuàng)造仿生生物、材料。

 

每當(dāng)提起機(jī)器人,人們zui先想到的可能就是一個(gè)閃閃發(fā)光的金屬機(jī)器,邁著蹣跚的步伐,做著生澀的動(dòng)作,搖搖晃晃的一個(gè)家伙。

 

但是,這次工程師們研發(fā)創(chuàng)造出來(lái)的這個(gè)機(jī)器黃貂魚,能夠非常的模仿優(yōu)雅、的海洋生物群體。

 

更加令人覺(jué)得奇怪的是,這條機(jī)器黃貂魚的行動(dòng)能力以及接受指令的能力卻是依靠大老鼠的光敏感心臟細(xì)胞。

由哈佛大學(xué)以及牛津大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)研究出來(lái)的新型機(jī)器黃貂魚是利用組織工程建立仿生機(jī)器人的一種新方法的嘗試。

 

這條機(jī)器黃貂魚的設(shè)計(jì)是基于鰩魚包括黃貂魚等的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行的模擬。而這些魚是根據(jù)他們身體的寬度以及長(zhǎng)度,包括從他們頭部延伸下來(lái)的翅膀一樣的魚鰭的形狀來(lái)進(jìn)行區(qū)分的。

 

這些魚是通過(guò)魚鰭從前向后的擺動(dòng),產(chǎn)生的能的波推動(dòng)其運(yùn)動(dòng),使其能夠保障在水中優(yōu)雅的來(lái)去自如。

 

受到這個(gè)的啟發(fā),機(jī)器人科學(xué)家Sung-Jin Park和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)微小的軟組織機(jī)器人,通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)這個(gè)微小的軟組織機(jī)器人只有0.6英尺(大約16毫米)長(zhǎng),重量只有0.4盎司(大約10克),但是卻保持了與真實(shí)黃貂魚相似的性能和效率。

 

他們制造的這個(gè)機(jī)器魚,是一個(gè)具有不帶電的純黃金的魚骨架機(jī)器,并且模仿了黃貂魚的形狀,在它的表面覆蓋著一層薄薄的彈性聚合物,這樣的話就可以使得這個(gè)機(jī)器黃貂魚能夠非常靈活的在水里來(lái)回?cái)[動(dòng)。

 

沿著機(jī)器黃貂魚的頂部,科學(xué)家們戰(zhàn)略性地植入很多稱為“心肌細(xì)胞”的大老鼠的肌肉細(xì)胞進(jìn)去,總共使用了大概20萬(wàn)個(gè)這種稱為“心肌細(xì)胞”的大老鼠肌肉細(xì)胞。

當(dāng)這些稱為“心肌細(xì)胞”的大老鼠肌肉細(xì)胞受到刺激的時(shí)候,就會(huì)細(xì)胞的收縮使得他的魚鰭向下移動(dòng),從而產(chǎn)生水波進(jìn)行移動(dòng)。

 

因?yàn)樵诜Q為“心肌細(xì)胞”的這些大老鼠細(xì)胞通過(guò)收縮造成魚鰭上下移動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中還需要“心肌細(xì)胞”的二次膜的幫助。所以科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一套純黃金制造的魚骨架,通過(guò)這個(gè)黃金魚骨架可以儲(chǔ)存一些向下的能量,而這些能量的釋放,可是使得魚鰭能夠向上移動(dòng),就好像是細(xì)胞的放松一樣,從而實(shí)現(xiàn)了魚鰭的上下移動(dòng),控制與的前進(jìn)與后退。

 

與此同時(shí),這些大老鼠的肌肉細(xì)胞通過(guò)基因工程改造,使得其具有對(duì)光的強(qiáng)烈敏感性,這樣的話,就可以通過(guò)光脈波來(lái)控制機(jī)器黃貂魚的移動(dòng)。

 

科學(xué)家們通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),通過(guò)不對(duì)稱光脈沖信號(hào)來(lái)刺激機(jī)器黃貂魚的基因改造后肌肉細(xì)胞能夠控制機(jī)器黃貂魚到底是向左移動(dòng)還是向右移動(dòng),與此同時(shí),通過(guò)不同頻率的光脈沖信號(hào)來(lái)刺激機(jī)器黃貂魚的基因改造后肌肉細(xì)胞能夠撲控制機(jī)器黃貂魚到底是以什么樣的速度移動(dòng)。

 

通過(guò)以上的這種方法,科學(xué)家們可以控制這種機(jī)器黃貂魚進(jìn)行zui基本跨越障礙的移動(dòng)。

 

制造機(jī)器人很大的一部分原因就是想要更好的了解心臟。因?yàn)闄C(jī)器人的很多內(nèi)部結(jié)構(gòu)與心臟都十分類似,而他就像是一個(gè)肌肉泵。

 

研究員凱文·基特·帕克(Kevin Kit Parker)對(duì)每日郵報(bào)說(shuō):“我們的想法是通過(guò)觀察更多的自然界的生物利用反向工程技術(shù),制造更多的肌肉泵,從而能夠更好的幫助我們更好的理解心臟以及心臟相關(guān)的疾病。”

 

與此同時(shí),帕克說(shuō):“這項(xiàng)研究發(fā)明也幫助了海洋生物學(xué)家了解了黃貂魚究竟是如何建立的,同時(shí)也幫助了機(jī)器人工程師,讓他們看到了可以把細(xì)胞用作生物工程材料的可能性,而這對(duì)于未來(lái)將是一個(gè)存在巨大價(jià)值與意義的巨大的創(chuàng)新。”

 

帕克解釋說(shuō):“參與兒科心臟病工作的團(tuán)隊(duì)里面的大多數(shù)人都在參加一個(gè)課程來(lái)學(xué)習(xí)我們從這個(gè)項(xiàng)目里面學(xué)到的新知識(shí),通過(guò)這些新知識(shí)可以來(lái)解決一直折磨新生兒的心臟病問(wèn)題。”

 

當(dāng)帕克帶著他的女兒去水族館參觀時(shí),他感受到了這個(gè)項(xiàng)目帶給他的無(wú)比興奮的時(shí)刻。

 

帕克說(shuō):“我的女兒一直把這條魚當(dāng)成寵物,她試圖把自己的手伸進(jìn)水里,而這條魚非常迅速的躲開了她,用一個(gè)非常優(yōu)雅嫻熟的動(dòng)作游到其他地方去了。”

 

帕克說(shuō):“這對(duì)于我來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就像晴天霹靂一樣讓我十分震驚,因?yàn)槲覀兡芙ㄔ煲粋€(gè)這樣的肌肉組織,而這個(gè)肌肉組織與心臟又是何其的相似,真是太不可思議了。”

 

通過(guò)光波來(lái)控制機(jī)器黃貂魚的前進(jìn)與后退,快游與慢游也,這項(xiàng)技術(shù)同樣使他的女兒感到非常的震驚。

 

帕克說(shuō):“當(dāng)我的女兒還小的時(shí)候,我經(jīng)常會(huì)用激光筆在地上照一個(gè)圓點(diǎn),而我的女兒就一直追著想要去踩這個(gè)激光點(diǎn)。”

 

“我甚至根本不用陪著她,就只用這根激光筆,就可以讓她安全的走過(guò)人行橫道,因?yàn)樗麜?huì)一直追著這個(gè)激光點(diǎn)向前走,我只要正確的控制激光點(diǎn)的位置就可以了。” 帕克說(shuō)。

 

帕克說(shuō):“而這些事情現(xiàn)在卻真實(shí)的發(fā)生在我們利用光遺傳學(xué)以及仿生生物學(xué)模仿黃貂魚制造的機(jī)器人黃貂魚身上了。所以,這就是我們正在做的東西。”(寅木)

 

美國(guó)哈佛大學(xué)研究人員7日說(shuō),他們研制出一種由心臟肌肉細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的機(jī)器魚,能夠?qū)庑盘?hào)作出反應(yīng)。

 

這條機(jī)器刺魟長(zhǎng)1.6厘米,身型只及zui小真實(shí)刺魟的十分之一,能扇動(dòng)魚鰭,跟隨一束藍(lán)光指引,繞開障礙物在水中游。

 

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、哈佛生物工程科學(xué)家凱文·基特·帕克介紹,研究人員用黃金制成一具柔韌的“骨架”,在其上鋪上硅膠制成的魚鰭,魚鰭zui上層鋪有20萬(wàn)個(gè)老鼠心臟肌肉細(xì)胞。心臟細(xì)胞通常自發(fā)跳動(dòng),但這些細(xì)胞中加入了海藻基因,只有暴露在特定波長(zhǎng)的藍(lán)光之下才會(huì)收縮。當(dāng)心臟細(xì)胞跟隨光線指揮收緊或放松時(shí),機(jī)器刺魟就會(huì)上下扇動(dòng)魚鰭。

 

研究人員用了3年時(shí)間制造出*條機(jī)器刺魟,如今只要一個(gè)星期就能再造一條。機(jī)器刺魟的壽命只有1個(gè)星期,從魚缸中的葡萄糖溶液汲取能量。

 

哈佛研究團(tuán)隊(duì)目前不打算將機(jī)器刺魟付諸商業(yè)應(yīng)用,但已申請(qǐng)了多項(xiàng)技術(shù)。他們希望相關(guān)研究有助于研發(fā)人造心臟。(袁原)

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