3D打印具有自激勵骨架的生物混合軟機器人
時間：2021-11-25 08:26 來源：西安交通大學機械制造系統工程國 作者：admin 閱讀：次
近年來，研究者們將生命系統與機電系統相結合，利用3D打印技術，研發了多種用活體肌肉組織或細胞驅動的生物混合機器人。這類機器人具有生命系統的如高能量轉換效率和安全性等特點，也具有傳統機電系統高強度、高重復性等優勢。其在生物醫藥、環境監測等領域具有重要的潛在應用價值。發展生物混合機器人已成為當今國際機器人領域高度關注的前沿科技領域。
近期，西班牙加泰羅尼亞生物工程研究所（IBEC）的Samuel Sanchez教授團隊應用3D生物打印技術開發了一款以骨骼肌細胞為基礎的厘米級生物混合游泳機器人。其最大的創新之處在于使用了一個類蛇形彈簧的支架。
參考文獻：
GUIX M, MESTRE R, PATIñO T, et al. Biohybrid soft robots with self-stimulating skeletons [J]. Science Robotics, 2021, 6(53): eabe7577.
近期，西班牙加泰羅尼亞生物工程研究所（IBEC）的Samuel Sanchez教授團隊應用3D生物打印技術開發了一款以骨骼肌細胞為基礎的厘米級生物混合游泳機器人。其最大的創新之處在于使用了一個類蛇形彈簧的支架。
圖1 自激勵骨架生物機器人的設計和制造
這種創新支架的優勢在于，通過自發收縮時的機械自我刺激，改善了組織的分化，并且由于彈簧的恢復力形成了一個反饋回路：肌肉細胞收縮，壓縮彈簧，然后彈簧再伸展開來。通過這個反饋回路，該機器人可以進行自我訓練。這種自我訓練使得機器人的驅動力增強和收縮力增大，從而使其具有前所未有的運動速度。其速度優于其他以骨骼肌為基礎的生物機器人（791倍），并且可以與以心肌細胞為基礎的機器人相媲美。
這項工作為新一代基于骨骼肌細胞的更強大、更快速的生物混合機器人打開了大門，這些機器人不僅對環境和藥物輸送有意義，而且對仿生假肢的發展也有意義。在生物醫學領域，用人類肌肉打印這種三維肌肉模型的可能性，提供了將這種高功能的設備用于藥物測試的醫療平臺的機會。參考文獻：
GUIX M, MESTRE R, PATIñO T, et al. Biohybrid soft robots with self-stimulating skeletons [J]. Science Robotics, 2021, 6(53): eabe7577.
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