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黄金硅胶体助仿生鱼趋光“游泳”

黄金硅胶体助仿生鱼趋光“游泳”

  最近,美国哈佛大学、韩国西江大学等多家大学研究人员合作开发出一种软体机器鱼,能在光的引导下像鳐鱼那样游泳。据称,这项技术最终可用于制造人工心脏。

  研究人员在近日出版的《科学》杂志上详细介绍了制造这个机器鱼的过程。因为黄金和硅胶连接最容易,而硅胶的化学性质不活泼,故而他们用黄金制作了鳐鱼骨架,用硅胶包围骨骼做出鱼体。然后在它腹部涂了约20万个活的小鼠心肌细胞,这些细胞模拟鳐鱼肌肉的排列方式分布,并经过基因改造,受到光照会收缩,让其能循着光线运动。通过照射它身体的不同部位、改变光照频率,就能控制它游动的方向和速度。为了简化操作,研究人员还利用了黄金骨骼类似弹簧的性质,使肌肉在光照消失后回弹,就像真的鳐鱼一样,有两套胸肌同时工作以维持其游泳功能。

  最终的机器鳐鱼只有真鳐鱼的1/10左右,比一枚硬币还小,但能像真鳐鱼那样幸运28游泳。在盐水和糖水(盐和糖是心肌细胞的养料)中,研究人员用蓝光源分别照射它的左右鳍,改变光照强弱和频率,引导其做向左、向右或迂回绕障式运动。

  该团队负责人、哈佛大学和西江-哈佛疾病生物物理学研究中心的凯文·基特·帕克指出,鳐鱼游泳时推动自身在水中前进的肌肉和人类的心肌很相似。他们从开始解剖鳐鱼到开发幸运28出会游泳的软体机器鱼花了4年时间。这一成果标志着机器人技术又向前迈进了一步,而且开发这种生物混合系统有助于掌握更多构建人类心脏方面的知识,也是开发人工心脏的一个里程碑。