美研究团队用细胞组装,世界上首个活体机器人诞生

作者:澳门新葡亰登录入口    发布时间:2020-02-03 18:30    浏览:188 次

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作者:周舟 来源:新华网 发布时间:2020/1/14 15:12:13 选择字号:小 中 大 美研究团队用细胞组装“活体”机器人

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科技日报华盛顿1月13日电 美国研究人员13日在《美国国家科学院院刊》发表论文称,他们利用活蛙细胞设计并组装了一种活体机器人,其可以自行移动,环绕目标并在被切割后自行愈合。研究人员称,这种机器人具有独特优势,有朝一日或可用于递送药物、清理有毒废物等任务。

新华社华盛顿1月13日电美国研究人员以单个细胞为材料制造出一款活体机器人,这种可编程有机物可以向指定目标移动,被切开后还能自我修复。研究成果于13日发表在美国《国家科学院学报》上。

原标题:世界上首个活体机器人诞生,由青蛙干细胞打造

该活体机器人由佛蒙特大学研究人员利用该校的“深绿”超级计算机设计,然后由塔夫茨大学的生物学家完成组装和测试。研究团队使用一种进化算法,根据设定的任务,基于青蛙皮肤和心肌细胞生物物理基本规则,为新的生命形式创建了数千个候选设计方案,并从中选取出最有前途的方案进行测试。他们收集了非洲爪蛙的胚胎干细胞,将其分离成单个细胞进行培养,形成皮肤细胞和心脏细胞,然后使用微型镊子和电极,将这些细胞切割并按设计方案进行连接。这些细胞会组装成自然界中从未见过的形态并协同工作,依靠心肌细胞的收缩而有序地向前运动。

美国佛蒙特大学研究人员首先在一台超级计算机上运行一种进化算法,根据生物物理学法则模拟出一种有机体设计方案。随后,美国塔夫茨大学研究人员从非洲爪蟾的胚胎中提取干细胞并培育成皮肤细胞或心肌细胞,将其分割成单个细胞后,在显微镜下组装成与设计方案相近的结构。

该活体机器人可用于清除放射性废物,在海洋中收集微塑料,携带药物进入人体,甚至进入我们的动脉以清除斑块。

测试表明,这些特殊生物体——因源自非洲爪蛙细胞而被叫做Xenobots——可以在水环境中连续运动数天甚至数周。根据不同设计,它们不仅能直线运动,还会绕圈运动,并能负重前行。在被切割后,它们可以自行愈合;而在死亡后,则可生物降解。

研究显示,此前随机收缩的心肌细胞可有序、自主地向前运动,并在水性环境下运动数天或数周。进一步实验显示,这些活体机器人还能环形移动,共同将小球推至中心位置。研究人员将这些机器人从中切开,它们可以自主缝合起来继续工作,这是传统机器人无法实现的。

新京报快讯美国佛蒙特大学1月13日在其官网发布新闻稿,宣布该大学的研究人员利用非洲爪蛙的干细胞制造出首个活体机器人,这是一种全新的生命形态。

Xenobots从基因上看是青蛙,但从生命形式上看则是一种与常规解剖结构完全不同的生命体。佛蒙特大学计算机科学家和机器人专家约书亚·邦加德指出,Xenobots是新颖的活体机器,它既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种,而是一类新的人工制品——一种活的可编程生物。

论文共同作者、塔夫茨大学生物学家迈克尔莱文说,活体机器人未来有望用于搜索放射性污染、在海中收集微塑料或在动脉中清除粥样硬化斑块等。

由青蛙干细胞打造的活体机器人Xenobots。图/美国佛蒙特大学网站

可重构、可自愈、可生物降解,这些传统机器无可比拟的优势让新型活体机器人具有很大的应用潜力。研究人员表示,未来它们或可用于执行递送药物、寻找放射性污染源、收集海洋塑料微粒等任务。

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美国佛蒙特大学的研究团队将创造出的活体机器人命名为Xenobots,它不像传统机器人那样拥有齿轮和机械臂,而是更像一团移动的粉红色肉体,可以实现钢铁和塑料机器人无法完成的任务。Xenobots可用于清除放射性废物,在海洋中收集微塑料,携带药物进入人体,甚至进入我们的动脉以清除斑块。这种可编程有机物可以向指定目标移动,被切开后还能自我修复。

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佛蒙特大学研究人员首先在超级计算机上运行一种进化算法,模拟出一种有机体设计方案。然后,美国塔夫茨大学研究人员从青蛙胚胎中提取干细胞,培育成皮肤细胞或心肌细胞,将它们按照设计方案进行组装。这一活体机器人的长度不到1毫米,可在人体内活动,而且没有食物也能生存数周。

许多人都看过电影《机械战警》——人的身体和钢铁机械结合成了无敌的存在。现在,科幻题材成了真,利用青蛙的细胞,科学家设计出了半生物半机器的全新综合体。当年,伏打利用青蛙腿研究了电流。现在,青蛙又作出了大贡献。真是功勋生物!

研究成果于13日发表在美国《国家科学院学报》上。研究者在项目网站上就安全性问题发文表示,目前来看,人工智能应该不会比心术不正的生物学家更容易生产有害生物。

新京报记者 陈沁涵

编辑 刘梦婕 校对 刘军

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