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科学家开发出可帮助愈合伤口的自组装生物机器人

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塔夫脱大学和新泽西理工学院的研究人员 合作 创造可以帮助身体受伤后愈合的微型生物机器人。尽管所谓的人类机器人尚未在人体中进行测试,但它们已在使用人类细胞的培养皿损伤模型中显示出前景。

每个人类机器人都由几个人类肺细胞组成。这些细胞在特殊的培养基中单独生长,然后自我组装成团块。肺细胞具有纤毛,纤毛能够进行无序运动以执行许多生物功能。科学家们必须发明这样一个环境,以便纤毛在细胞外的整个表面生长。当细胞组装成多细胞结构时,纤毛完全覆盖它们。这样的细胞可以向任何方向移动。

科学家区分了两种类型的细胞:一些是球形的,另一些是椭圆形的。原来,球形凝块大部分都被压碎在原地。球面上纤毛的运动相互补偿。椭圆体能够移动。运动的轨迹取决于凝块的一个或另一部分中纤毛的密度,但大多数情况下是圆周运动。

根据其形式,人类机器人以两种方式之一移动。研究人员在《高级科学》杂志上发表的文章中将这种球形人形机器人称为“1 型机器人”,但令人惊讶的是,它的移动性比椭球体机器人(即“2 型机器人”)低。这是由于纤毛相对均匀的分布导致纤毛的每次运动都会相互“补偿”。虽然球形拟人仍然可以移动,但它们的有效运动能力不如椭圆形拟人,椭圆形拟人可以直线或紧密地绕圈移动,具体取决于纤毛的密度。

研究人员开发出可以治愈伤口的生物机器人

正如一些未参与该项目的科学家指出的那样,将细胞簇称为“机器人”可能过于慷慨。人类机器人不仅缺乏电子元件(这并没有阻止研究人员之前使用这个术语),而且它们的动作似乎无法针对特定的身体部位。这可能会给研究人员使用人形机器人治愈伤口的长期任务带来问题。

在实验室中,研究小组通过刮擦一层薄薄的神经元来模拟小伤口。当他们将人类机器人放在划痕上时,他们似乎在伤口上建立了一座桥梁,使神经元能够在划痕上“稳定”几天。目前尚不清楚它们如何或为何帮助治愈伤口,但研究人员将这些肿块形成桥梁的能力比作蚂蚁,它们经常连接在一起以缩小单个蚂蚁无法跨越的间隙。

这只是人类机器人的冰山一角。在他们的论文中,研究人员提出了许多“未来工作中未解答的问题”,这些问题涉及细胞簇的行为、组织修复的潜力,甚至学习能力。找到这些问题的答案将使研究人员能够将人类机器人带出孤立的环境,看看它们可以在哪里服务于再生医学。

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