全球首創會自癒的「活體機器人」!未來有望在人體內傳輸藥物

近日,美國的科研團隊發明出了全球首創的「活體機器人」,研究人員用超級電腦建立模型,然後利用非洲爪蟾的細胞組裝成了新的生命體,這種迷你的「活體機器人」,能夠在生物體內執行各種任務,任務完成後還可直接被分解,不必擔心如何排出機器人的問題。

這些毫米級的機器人可以定向移動,還可以在遇到同類的時候「合體」。它們可以被定製成各種造型,如四足機器人、或是有「口袋」的機器人。這些機器人可以在人體血管中拆除引發心腦血管病的斑塊,甚至,有「口袋」的機器人可以在人體內遞送藥物。

圖說:這種活體機器人,可以被設計成各種功能與造型/圖片來源:論文截圖

這個新的「生物體」是來自於美國佛蒙特大學、塔夫茨大學和哈佛大學合作的團隊,佛蒙特大學進行超級電腦進行演算設計,再由塔夫茨大學的生物學家,基於模型使用非洲爪蟾細胞,進行組裝和測試。

具體而言就是,電腦會先利用500到1000個虛擬細胞,創建出一組隨機設計的生物體,每種設計都有皮膚細胞和心肌細胞的隨機排列。這些設計雛形絕大部分沒有動靜,但總會有例外。因為心肌細胞會自發收縮和舒張,這就是細胞運動的引擎,如果這些心肌細胞收縮和舒張行為協調得好,極少數雛形就會產生微弱的運動能力。

那麼研究人員就將這些攜帶運動能力的雛形進一步複製,其下一代有可能會出現移動速度更快的版本。如此反覆複製多代後,就會出現能快速移動的機器人版本。

活體機器人功用多多!對生物體更無害

這個可編程的細胞機器人,不僅能維持形態,還能在遭受破壞時自我修復。細胞機器人可在水性環境中存活長達10天,並能移動而無需額外補充營養。當機器人停止工作(也就是死亡)時,它們通常會無害地降解。

相比金屬和塑料等其它材質的藥物遞送工具,這也是生物細胞機器人用於人體遞送藥物的巨大優勢。未來,如果能用患者自己的細胞製造機器人,這項技術就有望真正用於藥物遞送了。

這些機器人是「生命體」嗎?會威脅到人類嗎?

下一步,科學家希望能夠實現用哺乳動物細胞來創建機器人。那麼問題就會隨之而來,如果生物細胞機器人產生神經系統和感知系統的話,就要涉及倫理問題了。像是這些生物體算是生命嗎?是否會威脅到人類呢?

據《衛報》報導,論文第一作者、佛蒙特大學計算機科學系的博士生山姆· 克里格曼(Sam Kriegman)表示,如果看過這些機器人的畫面,就不會覺得它們會產生對人類的威脅。倫理學者則認為,這些生物細胞機器人只有在產生能感知疼痛等神經組織的時候,才需要討論到倫理道德問題。

文/林以璿 圖/何宜庭

參考資料:A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms

期刊小檔案:《PNAS》(Proceedings of the National Academy of Sciences)出版商是美國國家科學院 (National Academy of Sciences),期刊每年會發表 3000 篇以上的研究論文,涵蓋科學各領域 – 物理學、社會科學、生物學 – 所有文章皆需「能讓大眾讀者理解」。

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