青蛙细胞制成的“活体机器人”升级版来了:不仅长记性,还能自我修复!

一种用青蛙胚胎干细胞制成的微型“活体机器人”已被设计出具有自我修复能力和记忆能力。这项创新源自去年发布的名为Xenobots的机器人,现已经升级了,能更有效地移动,执行更复杂的任务。

升级版的机器人被称为Xenobots 2.0,能够使用毛发状的纤毛“腿”进行自我推进,头一版的机器人则依靠肌肉移动,使其在物体表面移动得更快。

相比之下,Xenobots 2.0较大的进步是能够回忆起放射性污染、化学污染物或身体疾病等情况,并向研究人员报告以供进一步分析。

这两种机器都是由塔夫茨大学(Tufts University)和佛蒙特大学(UVM)的生物学家和计算机科学家开发的,“Xenobots”这个名字源于非洲蛙爪蟾(Xenopus Laevis),用来收集细胞。

起初的机器人被编程来执行一系列任务,特别是将药物直接输送到身体的某个点。升级后的2.0版本以更快地运行,穿梭在不同的环境中,拥有更长的寿命,同时具备团队合作能力,并在受损时自愈。

当塔夫茨大学的科学家们创造出物理有机体的时候,UVM大学的科学家们正忙着运行计算机模拟,模拟不同形状的Xenobots,看看它们是否会表现出不同的行为,无论是单独的还是群体的。

在模拟之后,研究小组认为,新的Xenobots在收集水中或容器中的微塑料等任务上速度更快,也更熟练,而且比头一个版本的速度快得多。

“我们希望Xenobots能做实事。目前我们给它们的任务很简单,但目标是研发一种新型的生活工具,比如清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物。”

一个成功机器人的关键在于它有记忆能力,它可以用记忆来改变自己的行为和能力。

考虑到这一点,塔夫茨大学的科学家们设计了具有读写能力的外星机器人,使用一种名为EosFP的荧光报告蛋白来记录一点信息,这种蛋白通常会发出绿色的光。

然而,当暴露在390nm波长的光线下时,蛋白质却发出红光。

青蛙胚胎的细胞被注射了编码EosFP蛋白的信使RNA,然后干细胞被切除以制造Xenobots。

成熟的Xenobots现在有一个内置的荧光开关,可以记录蓝光照射390nm左右的情况。研究人员测试了记忆功能,让10个Xenobots在一个表面上游动,其中一个点被390纳米的光束照亮。

两小时后,他们发现有三个机器人发出红光。其余的则保持原来的绿色,有效地记录了机器人的“旅行体验”。

这种分子记忆原理证明了在未来可以扩展到探测和记录光,以及放射性污染、化学污染物、药物或疾病的存在。

对记忆功能的进一步设计可以记录多种刺激(更多信息位),或允许机器人释放化合物或根据对刺激的感觉改变行为。

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来源:中国机器人网