有的時(shí)候,科技會(huì)變得非常可怕。我們?cè)缇驮诳苹秒娪爸惺煜ち四切├淇釤o情的生物機(jī)器人,有的時(shí)候它們還試圖毀滅人類。所以并不奇怪,在現(xiàn)實(shí)世界里,當(dāng)我們談起生物機(jī)器人時(shí)有人會(huì)感到不寒而栗。
但是,還是有人為此感到興奮。美國(guó)利諾伊大學(xué)的研究人員和工程師們就屬于此類,他們的研究工作正在使具有生物屬性、可行走的機(jī)器人一步步接近現(xiàn)實(shí),他們稱之為“生物機(jī)器人(bio-bots)”。
該研究小組正在使用3D打印,更具體些是立體光刻(SL)技術(shù),用水凝膠打印出模擬骨骼。3D打印的水凝膠形成生物機(jī)器人的骨干,它具有足夠的靈活性,使用兩個(gè)關(guān)節(jié)就能行走。
為了創(chuàng)造這些“生物機(jī)器人”,開發(fā)團(tuán)隊(duì)的工程師們將活的肌細(xì)胞固定在這些3D打印的水凝膠上,固定的位置是兩個(gè)經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的點(diǎn)。這些東西有點(diǎn)像筋,它們將肌肉與骨骼連接起來。
“生物機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是使用光固化(SLA)技術(shù)打印出來的合成水凝膠組成的,它的制造時(shí)間很短,具有潛在的可擴(kuò)展性。”研究團(tuán)隊(duì)在報(bào)告中解釋道。
這已經(jīng)不是研究團(tuán)隊(duì)第一次利用3D打印來創(chuàng)建類似的生物機(jī)器人了。據(jù)了解,以前他們就利用活的心臟細(xì)胞的肌肉收縮開發(fā)出可以行走的生物機(jī)器人。但是,心臟細(xì)胞不停地收縮,科學(xué)家們沒有辦法控制他們。在這個(gè)最新的項(xiàng)目中,研究人員改為使用骨骼肌細(xì)胞,他們的收縮可以通過電脈沖被觸發(fā),從而使它們更容易被控制。
“骨骼肌細(xì)胞是非常有吸引力的,因?yàn)槟憧梢允褂猛獠啃盘?hào)調(diào)節(jié)他們。”研究負(fù)責(zé)人Rashid Bashir說,“舉個(gè)例子,你可以用骨骼肌設(shè)計(jì)出一種感受到某種化學(xué)品或特定信號(hào)時(shí)就啟動(dòng)的裝置。 對(duì)我們來說,它就是我們?cè)O(shè)計(jì)工具箱的一部分。”
研究的下一個(gè)步驟是神經(jīng)元的執(zhí)行,從而使物機(jī)器人能夠?qū)ν饨绱碳?,如光或化學(xué)信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)。3D打印技術(shù)的應(yīng)用使得工程師們可以自由創(chuàng)建各種不同形狀和大小的生物機(jī)器人骨骼。而且還能設(shè)定不同程度的孔隙率,這就為未來的技術(shù)升級(jí)提供了基礎(chǔ)。
該研究團(tuán)隊(duì)最終的目的是制造出一種手術(shù)機(jī)器人,可以“智能”植入,并遞送輔助藥物。Bashir說。“我們的目標(biāo)是使其成為自主傳感器。例如,我們希望它能感應(yīng)特定的化學(xué)物質(zhì)并走向它,然后釋放藥劑以中和毒素。如今能夠控制其行動(dòng)已經(jīng)朝著這一目標(biāo)前進(jìn)了一大步。”
如果沒有3D打印的,這些生物機(jī)器人也許就沒法創(chuàng)建。3D打印技術(shù)使研究人員能夠在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)根據(jù)新的設(shè)計(jì)思路創(chuàng)建不同的尺寸、靈活性、孔隙度和硬度的骨骼。這就使得大量、反復(fù)的實(shí)驗(yàn)成為可能。
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