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超級電腦設計、爪蛙幹細胞組裝 美科學家創造首個活體機器人

2020.01.15環球生技雜誌/記者 彭梓涵編譯

超級電腦設計、爪蛙幹細胞組裝  美科學家創造首個活體機器人。(圖片來源:UVM)

超級電腦設計、爪蛙幹細胞組裝 美科學家創造首個活體機器人。(圖片來源:UVM)

日前(13),由美國佛蒙特大學(University of Vermont)與塔夫茨大學(Tufts University)的研究團隊,利用非洲爪蟾(Xenopus laevis)幹細胞,透過超級電腦設計,重新組裝成多種生命形式,這些異種機器人(Xenobots)可朝目標移動,未來可能被用來運輸藥物或身體修復。相關研究已發表在《PNAS》期刊上。

佛蒙特大學計算機科學家Joshua Bongard也是這研究聯合負責人表示,「這不是傳統機器人,也不是已知的動物物種,這是一種新的、活的、人工的可編輯生物。」

這是有史以來第一次,佛蒙特團隊利用非洲爪蛙幹細胞,從頭開始設計具生物性質的機器人,研究團隊首先在超級電腦上進行數個月處理,一遍又一遍將數百種模擬細胞組裝成無數種3D形式和體型。

接著和塔夫茨團隊再從中挑選最適合的模型,利用非洲爪蛙胚胎幹細胞,先分離出單個細胞進行分化,再使用微小鑷子與電極,在顯微鏡下將細胞組裝成電腦模擬的型態。

研究者形容此為人造四足動物(直徑大小為650-750 um) 。

研究者形容此為人造四足動物(直徑大小為650-750 um) 。

這些細胞組裝的型態在自然界中從未見過,由皮膚細胞與心肌細胞組,成能維持7-10天的動能,皮膚細胞形會成被動式結構(passive architecture),隨機收縮的心肌細胞在電腦設計指導下,產生規則驅動,這也是Xenobots能夠自行移動關鍵。

在研究過程中,團隊也發現,重組後的Xenobots具有繞圈的運動行為,有的會將細胞自發的集中到中間,也有Xenobots會在中間形成袋狀,以減少阻力,研究團隊發現這樣的袋子剛好適合攜帶物體。論文主要研究者 Josh Bongard認為Xenobots有潛力作為智能藥物輸送的載體。

不過該研究只是一個開端,雖然為形態學帶來新的見解,但未來如何讓細胞在不同條件下合作,還需要更多的組織內部與微環境訊息,以重新配置創造成新的形式。

 

資料來源:

https://youtu.be/aQRBCCjaYGE

https://www.uvm.edu/uvmnews/news/team-builds-first-living-robots

不論人生看起來多麼困難,總有你可以做及取得成功的事《史蒂芬 霍金》。

文章分類 全球新聞

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