使用真实人类肌肉细胞构建的“生物混合”机械手

快速阅读: 《Ars Technica》消息，研究团队开发出一种“寿司卷”方法，成功制造出全长18厘米的生物混合人手，解决了厚肌肉组织中细胞坏死的难题。这一突破为生物混合机器人技术的应用奠定了基础，包括医疗康复和复杂任务执行等领域。

生物混合机器人通过整合生物组件（例如肌肉、植物材料甚至真菌）与非生物材料来运作。尽管我们在制造非生物部件方面表现得非常出色，但一直难以维持有机成分的存活与健康状态。这就导致了由生物肌肉驱动的机器人通常较为小型且结构简单——长度往往只有几厘米，且通常只有一个活动关节。“由于实验室培养的肌肉收缩能力较弱、厚肌肉组织中出现坏死的风险以及将生物执行器与人工结构集成的难度，扩大生物混合机器人的规模一直是一个挑战，”日本东京大学教授竹内正志表示。竹内所带领的研究团队成功制造了一只全长18厘米的生物混合人手，五根手指均由实验室培养的人类肌肉驱动。

**保持肌肉活力：攻克坏死难题**

在所有阻碍我们建造大规模生物混合机器人的障碍中，坏死无疑是最棘手的问题。在实验室中培养肌肉通常需要液体培养基，为培养皿上的细胞或凝胶支架上的细胞提供必要的营养和氧气。由于这些培养的肌肉通常较小且理想状态下呈扁平形状，培养基中的营养和氧气可以轻松到达每一个细胞。然而，当我们试图让肌肉变得更厚以增强其力量时，位于较厚结构深层的细胞会因为缺乏营养和氧气而凋亡。在活体生物体内，这一问题通过血管网络得到了解决。但在实验室培养的肌肉中构建人工血管网络仍然是一个难点。

因此，竹内和他的同事必须找到一种绕过坏死问题的方法。他们的解决方案颇具创意：寿司卷。团队首先在培养皿上排列出薄而平的肌肉纤维，确保所有细胞都能获得充足的营养和氧气，从而让肌肉变得强壮且健康。当所有的纤维都生长完成后，竹内和他的同事便像卷寿司那样将它们卷成管状，命名为MuMuTA（多肌肉组织致动器）。竹内解释道：“MuMuTA是通过培养薄肌肉片并卷成圆柱形束制成的，这样既能优化收缩性能，又能保证氧气的充分扩散。”

**突破技术瓶颈：打造未来智能设备**

这项创新不仅解决了实验室培养肌肉厚度受限的问题，还为生物混合机器人技术开辟了新的可能性。竹内团队的成果标志着生物混合机器人领域的重要进步。未来，这种技术有望应用于医疗康复、探索未知环境及复杂任务执行等多个领域，为人类社会带来深远影响。

通过不断攻克难关，竹内团队证明了科学与创造力结合的力量。从最初的设想，到最终实现全长18厘米的生物混合人手，每一步都凝聚着科学家们的智慧与坚持。正如竹内所说：“MuMuTA不仅仅是一项技术突破，更是我们对生命科学理解的一次飞跃。”

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