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用光遗传学操控活体生物运动多伦多大学华人团队改造线虫“机器人”穿越迷宫

2021-08-27

海外星云 2021年10期
关键词:研究

近年来,直接利用微生物运动或生物组织来构建生物融合微机器人(又称为类生命机器人)颇具应用前景,在药物控制传递、细胞内细胞器表征和精密医疗手术等技术已有了重要的应用场景。

然而,微型机器人的设计,在一定程度上受到驱动机构和高密度能源无缝集成等技术瓶颈限制,这种微型机器人的集成度和性能还无法与生物有机体相媲美。

在传统的微机器人领域,有很多课题组基于机器仿生原理,利用微装配、原位生长或生物打印等技术,将机器人微结构本体和具有驱动功能的细胞或组织集成,实现生物融合机器人。但这种仿生机器人在微米尺度下,粘性力和摩檫力通常比重力高几个数量级,这对微型机器人机体结构和执行器的设计、制造和材料开发带来了较大的困难。

该团队提出了一种基于线虫光遗传学的设计策略,利用活体秀丽隐杆线虫作为“微机器人本体”,将线虫肌肉细胞作为“驱动器”,通过可控微结构光场对线虫的蛇形运动实现闭环控制。

相关论文以为题《通过光遗传运动控制秀丽隐杆线虫的活体软微型机器人》发表在Science Robotics上。

由加拿大麦吉尔大学机械工程系博士董先科擔任第一作者,加拿大多伦多大学机械与工业工程系教授刘新宇担任通讯作者。

该成果可带来两方面研究价值,一是为微器人设计原理研究提供了新思路;二是活体线虫爬行控制技术有望赋能线虫生物学创新研究。

用机器视觉算法取代“大脑”,让活体线虫一次性成功穿越微型迷宫


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