正文
●
●
●
如何开发生物机器人？
研究人员通过繁殖细胞来制造生物机器人。一般他们会选用鸡、老鼠的心肌或者骨骼肌，在对活细胞无毒副作用的支架上进行增殖。
如果基板材质是高分子聚合物（polymer），制造出来的就是生物合成机器人——天然材料和人造材料的混合体。
但是，如果把细胞组织直接放置到模制骨架上，会造成前者在各个方向的“野蛮生长”。这意味着，用电刺激让它们动作时，细胞组织的收缩力量会均匀应用于各个方向——根本无法精确控制，而且效率低下。
为了更好控制细胞的力量，研究人员求助于
细胞图案化技术（micropatterning）
。他们用细胞喜欢攀附其上的材质，把微尺度线条印在骨架上。这些线条起到向导作用——细胞组织倾向于沿着它生长。于是，研究人员获得了符合设计图案的细胞排列，如何把肌肉收缩力量施加于基板变得可控。因此，所有细胞能够协作起来，使生物机器人的腿或者鳍能够像动物那样动作，而不是一块受到刺激就胡乱收缩的肉团。
●
●
●
仿生合成生物机器人
除了各种生物合成机器人，研究人员们还通过只使用天然材料，创造出了一些“纯”生物机器人——
基板的高分子聚合物被皮肤胶原取代，成为机器人的躯体。
当它们受到电刺激，可以爬行或游泳。有研究人员受到医学组织工程技术的启发，开发出能使用直角手臂（悬臂）向前移动的机器人。
还有学者从自然界获得灵感，创造出仿生生物合成机器人。比如，一支加州理工学院的团队开发出仿生水母机器人“ medusoid”，它有环形排列的触手。借助细胞图案化技术，每一只触手都有打印的蛋白质线条，使细胞按照类似于真实水母肌肉组织的方式排列。细胞收缩时，触手向内弯曲，推动水母机器人向前游动。
仿生水母机器人“ medusoid”
最近，哈佛大学的研究人员们展示了如何“驾驭”生物合成机器人。他们使用转基因心脏细胞，制作出一个仿生魔鬼鱼（蝠鲼）机器人，并能让它游动。这些经过基因编辑的心肌细胞，能对特定频率的光线做出反应——机器人一侧的细胞按照一个频率，另外一侧是另一个频率，这样就能通过光线变化控制游动的左右方向。
至于向前游动，当研究人员把光线投射到机器人前部，那里的细胞会收缩，并把电信号沿鱼体传递下去。鱼体由首至尾的交替收缩运动，推动机器人前进。
仿生魔鬼鱼机器人，金色部分是骨架（另见本文首图）
●
●
●
更强壮的生物机器人
虽然生物合成机器人领域已经有了许多突破性进展，但把这些机器人商业化并投入使用的时机远未成熟。目前，这些机器人产品寿命短、力量输出小，极大限制了处理各项任务的速度和能力。另外，使用鸟类和哺乳动物细胞开发的机器人对环境十分敏感。举例来说，环境温度必须保持与生物体温接近。还有，和动物一样，细胞需要定期补充营养——喂营养液。
一个潜在的解决方案是：把生物机器人包装起来
（类似皮肤对人的保护），
所以外部环境的影响不再那么致命，营养液的补充也可以建立起一个内部系统
（就像为人体细胞提供营养的血液循环系统）。
另外一个方案是：使用更皮实的细胞作为驱动器。
最近在凯斯西储大学，学者们通过研究生命力顽强的海蜗牛（ Aplysia californica），探索它的可行性。海蜗牛栖息于潮间带，每天都会经历巨幅温差和盐度差。退潮时，有的海蜗牛会困在浅滩，水分会随光照蒸发。下雨时，周围环境的盐浓度又会巨幅下降。为适应复杂多变的栖息地状况，海蜗牛进化出坚硬的壳来保护自己。
研究人员实现了把海蜗牛肌肉组织作为驱动器，来驱动生物合成机器人。这意味着，我们能用这些更强壮的细胞组织来制造生物机器人。雷锋网获悉，目前该机器人已能搬运不大的物体——1.6 英寸长 1 英寸宽。
部分采用海蜗牛组织的生物机器人
●
●
●
