生物是最鼓舞人心的存在，但也很難在機器人技術(shù)中進行復(fù)制。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，日本的研究人員成功設(shè)計了一種微小的機器人系統(tǒng)，可以像一個活體細胞一樣移動。上周，科學(xué)家們在“科學(xué)機器人”雜志上發(fā)表了相關(guān)研究成果。

該系統(tǒng)被稱為分子機器人，大小形狀類似于阿米巴變形蟲。樣子像是一個充滿液體的囊，該結(jié)構(gòu)體內(nèi)含有大約27種生物和化學(xué)成分組成，該機器人研究人員之一，日本仙臺東北大學(xué)的生物工程師野村一郎說。

分子組件協(xié)同工作通過拉伸動作來改變囊的形狀，在液體環(huán)境中推動囊體像細胞一樣運動。通過使用對光敏感的DNA信號來控制囊體運動的啟止。

除了以這種奇特方式運動，該變形蟲機器人能做的并不多。但這就是該發(fā)明的絕妙之處，野村說。機器人可作為一種載體，可以裝配研究人員想到的任何東西：微型計算機，傳感器，甚至藥物。配備了這些工具后，變形蟲機器人系統(tǒng)就可以用來探索生物分子環(huán)境。它可以尋找毒素，檢查其他細胞的表面或是分析培養(yǎng)皿內(nèi)的物質(zhì)。

野村和他的同事們已經(jīng)想出了一種方法來打包和運輸相關(guān)工具，以便其他科學(xué)家可以“愉快地操控機器人”，并裝配上自己需要的組件。他希望該平臺將用于構(gòu)建越來越復(fù)雜的具有可控的運動性的分子機器人。

最終，野村想看到機器人能夠在細胞內(nèi)運作?！斑@是一個前沿科技，”野村說。變形蟲機器人可以潛入細胞內(nèi)部及其細胞核，可以診斷，尋找細胞內(nèi)部的問題?！斑@有點夢幻，”野村說，但值得注意的是，他的機器人尺寸可以減小到小于一微米——足夠小，以適應(yīng)細胞內(nèi)部。

研究人員已經(jīng)開發(fā)了許多概念驗證的微米和納米級機器人，它們可以在身體內(nèi)移動和通信。許多這些微小的機器人由可生物降解的材料制成，并且由磁，化學(xué)或超聲波力量來驅(qū)動。

野村的分子機器人的不同之處在于它完全由生物和化學(xué)成分組成，像細胞一樣移動，并由DNA控制。其他已經(jīng)開發(fā)出來的分子機器人，沒有一個具有這種可操控的動力，野村說。

野村說，花了大約一年半的時間使用27種不同的化學(xué)成分來制造分子機器人。脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的膜用作可延展的機器人主體。在機器人里面，特殊的蛋白質(zhì)撞到膜，導(dǎo)致它改變形狀，類似于有人從袋子內(nèi)部向外擊打。

這樣的沖擊運動僅在被稱為驅(qū)動蛋白和微管的關(guān)鍵蛋白通過錨單元連接到膜時發(fā)生。該連接由光敏DNA提供。當(dāng)紫外光照射在機器人上時，內(nèi)部的光敏DNA裂成單鏈。然后它可以鎖定到錨單元和驅(qū)動蛋白——微管結(jié)構(gòu)，形成它們之間的橋梁。

微管蛋白，其是剛性的，長型結(jié)構(gòu)，在腺苷三磷酸或ATP——細胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)運分子的幫助下沿著驅(qū)動蛋白蛋白滑動。當(dāng)它們滑動時，可以擊打機器人的外膜，導(dǎo)致其改變形狀。

通過使用這種分子的組合，野村和他的同事成功地模擬了細胞的運動。但是如果這項技術(shù)是完全由生物組件組裝，由ATP進行化學(xué)驅(qū)動，我們真的可以稱之為機器人？“機器人的定義很廣的，”野村說。如果有樣?xùn)|西擁有一個實體，可以感知和處理信息并執(zhí)行一個功能，它就是一個機器人，他說。

無論是機器人或者細胞機器人，我們都期待著看到工程師會在里面放置哪些功能。

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