细胞形成|细胞“长成”碳基机器人 靠的竟是一种生命本能( 二 )


动力系统则使用了纤毛 。基于对纤毛产生的机理机制的掌握,研究者发现一种被称为Notch受体的胞内结构域(NotchICD)与纤毛产生的多少有关,进而能够控制Xenobot的多纤毛细胞的密度 。
有了纤毛,Xenobot就像有了马达带动的螺旋桨 。把它们放在均匀铺满氧化铁颗粒的培养皿中,它们能够一起扫过培养皿表面,迅速收集大量氧化铁颗粒,进行清理垃圾的工作 。研究团队相信,随着进一步的开发,这种新型生命机器甚至可以用于清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物 。
可见,科学家们正在寻找一条对生命的“原力”善加利用、制造简易碳基机器人的可行道路 。当然,这样的机器人能力还只处于初级 。
还有这些优点,让人拍手称快
Xenobot生产简单的优势使其在现实中的应用门槛大大降低 。
无需能源支持、能够自行解体、记录行驶路线、破“壁”出入自如……论文中Xenobot的这些优点,令人拍手称快 。
“Xenobot不需要外部食物来源,它们代谢的是早期胚胎爪蟾组织中存在的母体原本的卵黄 。”论文中写道,它们在寿命终止时,会自行脱落并退化,最终实现组织解体 。
【细胞形成|细胞“长成”碳基机器人 靠的竟是一种生命本能】通过向非洲爪蟾胚胎细胞中注入编码荧光蛋白的mRNA,研究团队还实现了报告功能,通过Xenobot内置的荧光开关,记录它们的路径 。研究团队表示,可以利用这种分子记忆来检测放射性污染物、化学污染物等情况 。
Xenobot同样被研究团队验证可以顺利地穿过很长的毛细血管 。“我们在论文中报告了使用非洲爪蟾动物细胞来生成能够在各种环境中移动的‘自动游泳机’ 。”论文中这样描述 。
《云端杀机》中描述了一场惊心动魄的对恐怖组织头目的刺杀行动,由千万级别的简易飞机群以蜂拥而至、出奇制胜、火速撤退的步骤成功完成 。
试想,如果拥有Xenobot的这些优点,这些简易飞机将无需自带电源、无需搭载自爆装置就可完成任务,信号机也无需携带定位装置即可到达指定目的地 。
与此同时,论文研究者认为,生物机器人中的细胞还可以吸收和分解化学物质,发挥微型工厂的作用 。通过计算机模拟,可以为它们设计更复杂的行为,让它们执行更复杂的任务 。
内行答疑
生物机器人:实际应用条件尚不完备
答疑专家:叶海峰(华东师范大学医学合成生物学研究中心执行主任、国家重点研发计划项目首席科学家)
Q:用干细胞生产机器人,可行吗?
A:通过对干细胞进行干扰、重编程,使其产生全新的生物学功能,获得机器人是完全可行的 。如2018年就有研究者通过基因改造间充质干细胞,使得其细胞表面表达可以调控的受体蛋白,从而使得生物机器人的部分部件可以受控制地结合和解离 。
但是目前生物机器人距离实际应用还有很远的距离 。这一方法仍然面临一些问题,包括该论文初步解决的如何使其进行自组装,如何保证细胞机器人具有运动能力以及通过合理的设计,使其产生更为复杂的生物学功能,如清除体内“毒素”,检测细胞癌变并发出信号等 。
总之,生物机器人应用于生物医学或环境监测还需要走很长的路 。该文章中阐述的生物机器人的运动是不受控制的,所以这些机器人到底运动到了哪里,能不能到达预期的地点也是个问题 。
Q:论文中的一些成果来自计算机模拟,计算机模拟在研究中起到什么作用?
A:该论文之所以用计算机模拟细胞的运动,是因为纳米机器人在微环境中的运动方式和宏观世界中有很大区别 。同时该机器人的形状,以及细胞的数量等对机器人在特定液体环境中的运动都有很大影响,所以会用计算机模拟每种机器人的形状或者细胞数量等变量在不同的组合方式下,该机器人会以什么样的方式运动 。有了这些计算机的模拟基础,研究人员才可以更好地设计编程机器人 。

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