美國卡內基梅隆大學的研究團隊在生物機器人領域取得重大突破——他們成功開發(fā)出一種以人類肺細胞為核心材料的微型生物機器人,并將其命名為“AggreBots”。這款機器人憑借纖毛驅動的獨特運動方式與模塊化組裝的創(chuàng)新設計,為人體復雜環(huán)境下的精準醫(yī)療任務開辟了全新路徑,未來有望成為藥物輸送、病灶修復等治療場景的“微型執(zhí)行者”,相關研究成果已引發(fā)全球生物醫(yī)學與機器人領域的高度關注。?
AggreBots的核心創(chuàng)新點之一,在于其“源于人體、用于人體”的材料選擇。研究團隊摒棄了傳統(tǒng)微型機器人常用的金屬、塑料等人工材質,轉而采用人類肺上皮細胞作為主要構建單元——這類細胞天然具備表面纖毛結構,而正是這些微米級的“毛發(fā)”,成為了機器人自主運動的“天然引擎”。?
在實驗室環(huán)境中,研究人員通過特殊的細胞培養(yǎng)與誘導技術,讓肺細胞保持活性的同時,維持纖毛的節(jié)律性擺動能力。當這些細胞被組裝成特定結構后,纖毛的同步擺動可產(chǎn)生微弱但持續(xù)的推進力,推動AggreBots在液體環(huán)境中自主移動——這一特性完美適配人體內部的體液環(huán)境,無論是血液、淋巴液還是組織間隙液,都可能成為其“行進通道”。更重要的是,由于核心材料來自人體自身細胞,AggreBots能最大程度降低人體免疫系統(tǒng)的排斥反應,解決了傳統(tǒng)人工微型機器人在體內應用時“排異風險高、生物相容性差”的關鍵難題。?
除了生物材料的突破,AggreBots的模塊化組裝策略同樣顛覆了傳統(tǒng)微型機器人的設計思路。研究團隊將機器人的功能拆解為多個獨立的“模塊單元”,每個單元承擔不同任務——例如,“運動模塊”由帶纖毛的肺細胞構成,負責提供移動動力;“負載模塊”可搭載藥物、基因片段或微型傳感器;“靶向模塊”則通過修飾細胞表面的特異性受體,實現(xiàn)對病灶區(qū)域的精準定位。?
這種“搭積木”式的組裝方式,讓AggreBots具備了極強的靈活性與可定制性。在面對不同疾病時,研究人員無需重新設計整個機器人,只需根據(jù)治療需求選擇合適的模塊進行組合即可。例如,針對肺癌治療,可將“靶向模塊(識別肺癌細胞表面抗原)+運動模塊+負載模塊(搭載化療藥物)”組合,讓機器人自主抵達肺部病灶,精準釋放藥物,減少對正常細胞的損傷;而針對體內炎癥監(jiān)測,則可組合“運動模塊+負載模塊(搭載炎癥因子傳感器)”,實時收集病灶區(qū)域的生化信息,為診療提供數(shù)據(jù)支持。?
研究團隊負責人在接受采訪時表示,模塊化設計不僅降低了研發(fā)成本與周期,還為未來的“多任務協(xié)同治療”奠定了基礎——理論上,多個不同功能的AggreBots模塊可在體內協(xié)同工作,例如一部分模塊負責清除病灶,另一部分模塊負責修復受損組織,形成“診療一體化”的微型醫(yī)療系統(tǒng)。