史上首見！「活體機器人」再進化 5分鐘恢復「致命傷」

星野瑠美衣 · 2021-04-05T14:58:51+08:00

2020年1月13日，美國佛蒙特大學與塔夫茨大學的研究人員提取非洲爪蟾（Xenopus laevis）的幹細胞，共同製造出史上首見的「活體機器人」，並命名為「Xenobots」，震撼全球。過去1年裡，科學家對這款全球首個活體機器人進行了升級。與第一代相比，第二代「Xenobots」不僅能實現單細胞的自主組合，移速還更快，訊息讀寫功能和自癒能力也大大增強，5分鐘就能從「致命傷」復元，而且壽命從數週增加到數個月。活體機器人既非傳統意義上的機器人，也不是某個已知的動物品種，科學家們對它下的定義是「可編程生物體」。研究人員從青蛙胚胎中刮取了活的幹細胞後，重塑成超級電腦所設計出的特定形態，而這些形態從未在自然界出現過。「活體機器人」的寬度不到1毫米，可在人體內部以「走路」、「游泳」的方式移動，還能夠一起合作完成任務。從細胞構建上看，第一代Xenobots採用了「自上而下」的構造方式，透過手工重組青蛙皮膚和心臟細胞，使心臟細胞在底層收縮來實現機器人的移動。相比之下，第二代Xenobots則採用「自下而上」的方法進行構造，由單個的細胞自主形成生物體。塔夫茨大學生物學家用非洲爪蟾的胚胎幹細胞進行生長和增殖，幾天後一些幹細胞就分化形成了纖毛。這些能移動、旋轉的纖毛充當了第二代Xenobots的「腿」，使它無需肌肉細胞就能快速移動。由於構造升級，第二代Xenobots的移速更快，壽命更長，也能更好地適應各種環境。這一最新研究成果已於美國時間3月31日發表在《科學·機器人學（Science Robotics）》期刊上。研究顯示，Xenobot可用於清理放射性廢料、在海洋中收集塑膠微粒、攜帶藥物後進入人體投藥、進入動脈清除斑塊。除此之外，Xenobot還可以幫助科學家更進一步了解細胞生物學，從而為人類的健康和長壽做出貢獻。例如，未來也許可以按照需求製作出3D生物形式，修復人類的先天缺陷，或將腫瘤重新編程為正常組織，甚至是在外傷或退化部位誘導組織再生，這些將對再生醫學產生巨大影響。