生物混合技术突破:日本研究用活体肌肉构建机械手指

使用机械手指，注意上面收缩和放松的肌肉。

据外国媒体报道，通过让人造骨骼“生长”肌肉，日本研究人员已经制造出一种“生物混合”机械手指，这种手指既非常灵活又非常耐用。这一突破可能会带来更多真实的机器人和更先进的假肢。

生物混合机器人技术是将活体生物组织与人工机械相结合的工程技术。科学家首先在实验室培育心肌或骨骼肌组织，将其固定在柔性材料上，使其收缩和放松，从而创造出一种非常灵活的“半机械人”，即机械化生物体。这些肌肉可以使不活跃的机械部分完成抓取和行走等动作。然而，问题是这些经过修饰的肌肉组织往往会随着时间的推移而收缩并失去功能，通常是由于过度使用。

根据最近发表在《科学机器人学》杂志上的一篇论文，日本东京大学生产技术研究所的研究人员已经开发出一种机械关节，这种关节像人类手指一样灵活，比类似的生物混合设备工作时间更长。这种机械手指的肌肉不仅可以收缩，还可以放松，从而延长使用寿命。

由Morimoto Yuya和Takeuchi Takeuchi领导的研究小组从实验室生长的未成熟动物肌肉细胞中取出一小块，放在几个水凝胶片上，让它们通过液体浴继续生长直至成熟(这些肌肉细胞不能在液体生长培养基外存活)。水凝胶片被固定在机械框架上，更重要的是，肌肉以“对抗”的方式成对排列，因此它们以相反的方式工作。

“在建立肌肉之后，我们成功地让它们在机器人中互相争斗，也就是说，当一个肌肉收缩时，另一个肌肉放松，就像身体中的肌肉一样，”竹内在一份声明中解释道。“它们互相施加相反的力，这可以防止萎缩和退化，避免以前研究中出现的情况。”

当肌肉固定在机械框架上后，研究人员使用电极来诱发肌肉收缩和驱动关节运动。在实验中，机械手指可以轻轻地在目标上放置一个小戒指。两个机械手指还可以合作举起较重的物体，如塑料盒。这些机械手指可以正常工作一周以上。实验表明，新方法非常有效。这些肌肉也可以像手指一样弯曲90度。

研究人员希望增加更多的肌肉，开发更复杂的机器人设备。他们的最终目标是建立其他生物的混合肢体，例如整个手掌或手臂。这种方法也可能导致一种更精确的生物“芯片肌肉”系统，用于药物开发和测试。另一方面，这项技术可能帮助生物学家在动物生理学和功能研究方面取得新的突破。随着机械手指和其他技术的发展，在不久的将来，我们可能会看到各种强大的智能机器人在我们中间行走。