美国塔夫茨大学和佛蒙特大学的生物学家和计算机科学家近日联合研制出一种新款微型“生物机器人” ， 这种“生物机器人”由青蛙胚胎干细胞制成 ， 具有自愈和保持记忆的能力 。 科学家的目标是制作一种可以清理海洋塑料微粒的工具 ， 还可以用于检测疾病 。
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这些微型生物机器人能够利用毛发状的纤毛“腿”进行自我推动 。
据报道 ， 这项创新源自去年发布的Xenobots ， 但已升级为更有效的2.0版本 ， 可以执行更复杂的任务 。 这些微型生物机器人能够利用毛发状的纤毛“腿”进行自我推动 ， 使其能够沿着物体表面更快地移动 。
不过 ， 2.0版本最大的进步是能够“回忆” ， 比如记住放射性污染、化学污染物或身体的疾病状况 ， 可以汇报给研究人员做进一步分析 。
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【生物|科学家用青蛙胚胎干细胞制造微型“生物机器人”，可检测疾病】2.0版本最大的进步是能够“回忆” 。
据悉 ， 这两个版本的机器人都是由塔夫茨大学和佛蒙特大学的生物学家和计算机科学家开发的 ， 他们用非洲青蛙Xenopus Laevis的名字来命名 。
最初的机器人被编程为执行一系列任务 ， 特别是将药物直接送到身体的某个点 。
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“生物机器人”由青蛙胚胎干细胞制成 ， 具有自愈和保持记忆的能力 。
2.0版本移动速度更快 ， 可在不同的环境中“航行” ， 寿命更长 ， 但仍然拥有群体合作的能力 ， 并在受损时自我治疗 。
当塔夫茨大学的科学家创造出物理生物体时 ， 佛蒙特大学的科学家们正忙着运行计算机模拟 ， 为Xenobots的不同形状建模 ， 看看它们是否会表现出不同的行为 。
佛蒙特大学的Josh Bongard表示 ， 团队确定新版Xenobots在收集水中的微塑料等任务上速度更快、更熟练 。
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新版Xenobots在收集水中的微塑料等任务上速度更快、更熟练 。
“现在我们给它们的任务很简单 ， 但最终我们的目标是一种新型的生活工具 ， 例如 ， 可以清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物 。 ” Josh Bongard说 。
据报道 ， 一个成功的机器人关键是它“记忆”的能力 ， 以及用“记忆”来修改自己行为的能力 。
考虑到这一点 ， 塔夫茨的科学家们设计了具有读写能力的Xenobots ， 使用一种名为EosFP的荧光报告蛋白来记录信息 。
这种蛋白通常会发出绿色的光芒 ， 但当暴露在390nm波长的光下时 ， 该蛋白反而会发出红光 。
蛙胚的细胞被注射了编码EosFP蛋白的信使RNA ， 然后再切除干细胞 ， 创造出Xenobots 。
成熟的Xenobots现在有一个内置的荧光开关 ， 可以记录390纳米左右的蓝光照射 。 研究人员通过让10个Xenobots在一个表面周围游动 ， 其中一个点被一束390nm的光照亮 ， 来测试记忆功能 。
两小时后 ， 他们发现有三个机器人发出了红光 。 其余的机器人则保持原来的绿色 ， 有效地记录了机器人的 "旅行经历" 。
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蛙胚的细胞被注射了编码EosFP蛋白的信使RNA ， 然后再切除干细胞 ， 创造出Xenobots 。
这种分子记忆的原理证明 ， 未来不仅可以扩展到检测和记录光 ， 还可以检测和记录放射性污染、化学污染物、药物或某种疾病状况的存在 。
记忆功能的进一步工程化可以实现对多种刺激物的记录（更多的信息位） ， 或者让机器人在感受到刺激物时释放化合物或改变行为 。
研究团队表示 ， 研究人员的最终目标不仅是探索他们可以制造的生物机器人的全部范围 ， 而且还要了解基因组的“硬件”和细胞通信的“软件”之间的关系 ， 去创造组织、器官和肢体 。
“然后 ， 我们就可以更好地控制这种形态发生 ， 用于再生医学 ， 以及癌症和衰老疾病的治疗 。 ”
文/南都采访人员 陈林
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