科學(xué)界一直在探索將微型機(jī)器人放入人體內(nèi)的想法，分配給它們的任務(wù)包括向目標(biāo)點(diǎn)輸送藥物、進(jìn)行手術(shù)、在活體組織內(nèi)進(jìn)行 3D 打印以及在血液中漂浮時組裝醫(yī)療設(shè)備等。我們甚至聽說過在腸道內(nèi)振動的膠囊可以解決慢性便秘等問題。但人體并不總是能很好地對待異物，尤其是當(dāng)它們碰巧是電子電路的融合體時。
為了避免這種嚴(yán)重的不相容性，哈佛大學(xué)維斯研究所和塔夫茨大學(xué)的專家利用從人類氣管中提取的細(xì)胞創(chuàng)造了生物機(jī)器人。這些微型生物機(jī)器人被稱為“機(jī)器人”，可以在表面上滑行并幫助神經(jīng)細(xì)胞生長，但到目前為止，這種進(jìn)展只能在實驗室培養(yǎng)皿中觀察到。這些機(jī)器人的大小從人類頭發(fā)絲細(xì)到削尖的鉛筆尖不等。
每個機(jī)器人都根據(jù)其細(xì)胞的獨(dú)特角色及其協(xié)作來執(zhí)行特定的工作。這是開創(chuàng)性的，由于它們具有潛在的多功能性，科學(xué)家們希望在不久的將來，機(jī)器人可以部署在目標(biāo)部位進(jìn)行再生、愈合和疾病治療。
盡管聽起來很創(chuàng)新，但這些機(jī)器人還解決了一個關(guān)鍵的復(fù)雜性問題。研究小組表示，這些生物機(jī)器人不需要任何專門的細(xì)胞，或任何類型的基因改造。研究小組指出，通過重新編程這些氣管細(xì)胞相互作用的方式，它們可以觸發(fā)多細(xì)胞腫塊的形成，有點(diǎn)像重新排列磚塊以形成不同的結(jié)構(gòu)。
此外，它們可以以不同的方式在實驗室培養(yǎng)皿中鋪有人類神經(jīng)元的表面上移動。它們可以刺激新的生長， 這類似于修復(fù)因刮擦細(xì)胞層而產(chǎn)生的間隙。塔夫茨大學(xué)艾倫探索中心主任邁克爾·萊文說：“我們現(xiàn)在正在研究治愈機(jī)制如何發(fā)揮作用，并詢問這些結(jié)構(gòu)還能做什么?！?br />
但如上所述，機(jī)器人由生物物質(zhì)組成，解決了身體排斥這些機(jī)器人的關(guān)鍵問題。在醫(yī)學(xué)中，經(jīng)常發(fā)生這樣的情況：每當(dāng)異物進(jìn)入我們的系統(tǒng)時，人體的免疫反應(yīng)就會啟動并試圖消除威脅。有時，醫(yī)生必須給予免疫抑制劑來解決某些藥物的接受問題。
但由于機(jī)器人以人類氣管細(xì)胞為基礎(chǔ)四處移動，因此它們可以毫無阻力地完成工作。此外，它們不存在污染風(fēng)險，因為它們無法在人體外生存，只能在非常專業(yè)的實驗室條件下茁壯成長。此外，不存在突變或繁殖造成傷害的額外風(fēng)險。
除了熟悉身體系統(tǒng)之外，機(jī)器人還提供了另一個重要的好處——基本的多功能性和易于創(chuàng)建。通過整合不同細(xì)胞的各種屬性，機(jī)器人可以被設(shè)計為在體內(nèi)導(dǎo)航和執(zhí)行任務(wù)，或協(xié)助在實驗室中構(gòu)建人造組織。讓我們從治療開始。該團(tuán)隊指出，機(jī)器人可以很容易地“由數(shù)千人創(chuàng)造”。
為了檢查他們的愈合問題，研究小組測試了一個由從人類干細(xì)胞中提取的神經(jīng)元層組成的模型。然后，他們繼續(xù)用金屬棒“傷害”表面，形成單元間隙。接下來，他們采用了一群具有纖毛生長的機(jī)器人（以將它們固定在該位置），并注意到機(jī)器人“引發(fā)了大量的再生”。機(jī)器人成功地證明，它們可以通過在損傷部位建立神經(jīng)元橋來有效地治愈活的人類神經(jīng)組織。
但除了細(xì)胞愈合之外，該團(tuán)隊現(xiàn)在正在探索更雄心勃勃的想法。其中一些包括使用機(jī)器人清除動脈粥樣硬化患者動脈中的斑塊沉積。此外，研究人員還試圖了解這些機(jī)器人是否可以修復(fù)脊髓、修復(fù)視網(wǎng)膜損傷以恢復(fù)視力、向目標(biāo)組織輸送藥物，甚至找到癌細(xì)胞。程序是通過注射或類似的方法將這些生物機(jī)器人放入體內(nèi)，讓它們完成預(yù)先編程的工作。
研究小組觀察到機(jī)器人具有不同的形狀和大小，并執(zhí)行不同的運(yùn)動模式。有的小至30微米，大的可達(dá)0.5毫米。就它們的形狀而言，有一些看起來像足球，上面長有斑駁的毛發(fā)狀突起，稱為纖毛，以幫助運(yùn)動；有些是球形的，整個表面都生長著均勻的纖毛；還有一些人的臉上只有一張臉。
在這些微型生物機(jī)器人的運(yùn)動中也觀察到了類似的變化。有些只是擺動，有些則沿著圓形路徑或直線移動。就壽命而言，機(jī)器人在實驗室條件下平均可以存活兩個月。值得注意的是，在其使用壽命結(jié)束時，它們會“自然生物降解”。
佛蒙特大學(xué)、塔夫茨大學(xué)艾倫探索中心和哈佛大學(xué)懷斯生物工程研究所的專家在異種機(jī)器人上進(jìn)行了類似的工作，在人類機(jī)器人方面開展了類似的工作。早在 2021 年，該團(tuán)隊就報告稱，在青蛙細(xì)胞的幫助下，開發(fā)出了首個可自我復(fù)制的活體機(jī)器人。“Xenobot”一詞源自“Xenopus laevis”，一種非洲青蛙。這只青蛙的胚胎提供了該項目必需的干細(xì)胞。研究人員指出，這些自我復(fù)制、手動組裝的生物機(jī)器人的繁殖方式在自然界中是前所未有的。
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