医疗工具研发史上一个崭新的起点:人类细胞造出了微型生物机器人

发布时间:2023-12-06  

机器人可以从一个成年人的细胞中创造出来,而且还无需任何基因改造,这意味着什么?

对无数患者来说,这意味着从他们自身衍生出的生物机器人,可以帮助他们恢复健康、愈合创伤、治疗疾病,这是医疗工具研发史上一个崭新的起点。


一个由几百个细胞构成的生物机器人Anthrobot。
图片来源:《自然》网站  

现在,美国塔夫茨大学和哈佛大学研究人员已经成功利用人类气管细胞,创建了一种微型生物机器人Anthrobot。它不但可在神经元表面移动,还能使实验室培养皿中的受损神经元恢复生长。

这种多细胞机器人的大小,从人类头发的宽度到削尖的铅笔尖不等,可自行组装,并显示出对其他细胞的显著治疗效果。

发表于《先进科学》杂志的这项研究成果,回答了更为广泛的医学问题:控制细胞在体内组装和协同工作的规则是什么?细胞是否可在自然生长环境中遵照不同的“身体计划”重新组合,从而执行其他功能?

人类细胞机器人,神秘又安全

研究人员吉泽姆·古姆斯卡娅认为,通过重新编程细胞之间的相互作用,可创建新的多细胞结构,类似于石头和砖块可排列成不同的结构,如墙壁、拱门或柱子。他们发现,这些细胞不仅会创造多细胞形状,而且能激发新的生长来填补因划伤细胞层而造成的间隙。

有意思的是,Anthrobot怎样做到这一点的,科学家尚不清楚,但他们看到了神经元确实生长在Anthrobot集群组装所覆盖的区域下。

使用人类细胞的优点非常明显。首先,由患者自身细胞构建的机器人,执行治疗任务不会引发免疫反应或承受免疫抑制剂风险;其次,它们只持续几周就会分解,因此在工作完成后很容易就被重新吸收到体内。

而在体外,Anthrobot只能在特定实验室条件下生存,没有暴露或意外传播到实验室外的风险。它们不会繁殖,也没有经过基因编辑、添加或删除,没有超出现有保障措施的风险。

制造人类细胞机器人麻烦吗

每个Anthrobot最初都是一个细胞,来自成年供体。这些细胞来自气管表面,覆盖着纤毛,可来回摆动。纤毛帮助气管细胞排出微小的颗粒,这些颗粒进入肺部的气道,人体通过咳嗽或清嗓子排出颗粒和多余液体,都需要纤毛细胞的帮助。早期研究表明,当细胞在实验室生长时,它们会自发形成称为类器官的微小多细胞球体。

此次,研究人员开发了纤毛在类器官上朝外生长的条件。几天之内,它们开始“四处走动”,由纤毛驱动,就像桨一样。团队注意到了不同的运动形状和类型,这是生物机器人平台的首个重要特征。

这些创建出来的不同类型的Anthrobot,有些是球形的,完全被纤毛覆盖;有些是不规则的,纤毛覆盖得更斑驳,或者只是在一侧覆盖着纤毛。

Anthrobot在实验室培养皿中可以自我组装,并不需要镊子或手术刀来塑造它们。研究人员可使用成体细胞,甚至是来自老年患者的细胞,而不是胚胎细胞来培养。它们还是完全可扩展的,人们可并行创建成群的机器人。

小小治疗师,绘制新蓝图

古姆斯卡娅解释说,细胞具有与生俱来的能力,能以某些基本方式自组装成更大的结构。这些细胞可形成片层、折叠形状、球体,可按类型分类和分离、融合在一起,甚至移动。

与那些“无生命砖块”的两个重要区别是,细胞可相互交流并动态地创建这些结构,并且每个细胞都具有许多功能,例如运动、分泌分子、检测信号等。

确切来说,人们不是“发现”了它们,人们只是在弄清楚如何结合这些元素来创造新的生物“身体计划”和功能,而这与自然界中发生的有很大不同。

研究人员称,生物机器人的下一步开发将会带来其他应用,包括清除动脉粥样硬化患者动脉中的斑块、修复脊髓或视网膜神经损伤、识别细菌或癌细胞,或将药物输送到目标组织。从理论上讲,Anthrobot不但可帮助愈合组织,还能向受损部位提供促进再生的药物。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>