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當(dāng)前位置:廈門欣銳儀器儀表有限公司>>技術(shù)文章>>國外科學(xué)家用活體細(xì)胞創(chuàng)造出機(jī)器魚
據(jù)外國媒體報(bào)道,美國工程師zui近宣布創(chuàng)造了一個新型的機(jī)器魚,這條機(jī)器魚使用了大概20萬個的大老鼠的肌肉細(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)雅的游來游去。
工程師可以通過控制光脈沖信號來控制這條微小的機(jī)器魚的游動方向以及速度等等。而這個發(fā)明創(chuàng)造對整個科學(xué)界來說都是意義非凡的,因?yàn)檫@可能會引發(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閃閃發(fā)光的金屬機(jī)器,邁著蹣跚的步伐,做著生澀的動作,搖搖晃晃的一個家伙。
但是,這次工程師們研發(fā)創(chuàng)造出來的這個機(jī)器黃貂魚,能夠非常的模仿優(yōu)雅、的海洋生物群體。
更加令人覺得奇怪的是,這條機(jī)器黃貂魚的行動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度,包括從他們頭部延伸下來的翅膀一樣的魚鰭的形狀來進(jìn)行區(qū)分的。
這些魚是通過魚鰭從前向后的擺動,產(chǎn)生的能的波推動其運(yùn)動,使其能夠保障在水中優(yōu)雅的來去自如。
受到這個的啟發(fā),機(jī)器人科學(xué)家Sung-Jin Park和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個微小的軟組織機(jī)器人,通過測試發(fā)現(xiàn)這個微小的軟組織機(jī)器人只有0.6英尺(大約16毫米)長,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。
他們制造的這個機(jī)器魚,是一個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機(jī)器黃貂魚能夠非常靈活的在水里來回?cái)[動。
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20萬個這種稱為“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,就會細(xì)胞的收縮使得他的魚鰭向下移動,從而產(chǎn)生水波進(jìn)行移動。
因?yàn)樵诜Q為“心肌細(xì)胞”的這些大老鼠細(xì)胞通過收縮造成魚鰭上下移動的過程當(dāng)中還需要“心肌細(xì)胞”的二次膜的幫助。所以科學(xué)家們設(shè)計(jì)了一套純黃金制造的魚骨架,通過這個黃金魚骨架可以儲存一些向下的能量,而這些能量的釋放,可是使得魚鰭能夠向上移動,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,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)胞通過基因工程改造,使得其具有對光的強(qiáng)烈敏感性,這樣的話,就可以通過光脈波來控制機(jī)器黃貂魚的移動。
科學(xué)家們通過測試發(fā)現(xiàn),通過不對稱光脈沖信號來刺激機(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還是向右移動,與此同時(shí),通過不同頻率的光脈沖信號來刺激機(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。
通過以上的這種方法,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。
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,而他就像是一個肌肉泵。
研究員凱文·基特·帕克(Kevin Kit Parker)對每日郵報(bào)說:“我們的想法是通過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:“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,而這對于未來將是一個存在巨大價(jià)值與意義的巨大的創(chuàng)新。”
帕克解釋說:“參與兒科心臟病工作的團(tuán)隊(duì)里面的大多數(shù)人都在參加一個課程來學(xué)習(xí)我們從這個項(xiàng)目里面學(xué)到的新知識,通過這些新知識可以來解決一直折磨新生兒的心臟病問題。”
當(dāng)帕克帶著他的女兒去水族館參觀時(shí),他感受到了這個項(xiàng)目帶給他的無比興奮的時(shí)刻。
帕克說:“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,用一個非常優(yōu)雅嫻熟的動作游到其他地方去了。”
帕克說:“這對于我來說簡直就像晴天霹靂一樣讓我十分震驚,因?yàn)槲覀兡芙ㄔ煲粋€這樣的肌肉組織,而這個肌肉組織與心臟又是何其的相似,真是太不可思議了。”
通過光波來控制機(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:“當(dāng)我的女兒還小的時(shí)候,我經(jīng)常會用激光筆在地上照一個圓點(diǎn),而我的女兒就一直追著想要去踩這個激光點(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人行橫道,因?yàn)樗麜恢弊分@個激光點(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。
帕克說:“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)
美國哈佛大學(xué)研究人員7日說,他們研制出一種由心臟肌肉細(xì)胞驅(qū)動的機(jī)器魚,能夠?qū)庑盘栕鞒龇磻?yīng)。
這條機(jī)器刺魟長1.6厘米,身型只及zui小真實(shí)刺魟的十分之一,能扇動魚鰭,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20萬個老鼠心臟肌肉細(xì)胞。心臟細(xì)胞通常自發(fā)跳動,但這些細(xì)胞中加入了海藻基因,只有暴露在特定波長的藍(lán)光之下才會收縮。當(dāng)心臟細(xì)胞跟隨光線指揮收緊或放松時(shí),機(jī)器刺魟就會上下扇動魚鰭。
研究人員用了3年時(shí)間制造出*條機(jī)器刺魟,如今只要一個星期就能再造一條。機(jī)器刺魟的壽命只有1個星期,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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