科学家现在对机器人细胞修复身体损伤的可能性很感兴趣,最近美国科学家团队开发由人体细胞制成的微型机器人,且实验室中显示这种微型机器人可以修复受损的神经组织。科学家相信,微型机器人将来可能会用于个人化医疗,帮助治愈伤口或受损组织,甚至能够再生。
美国麻萨诸塞州塔夫茨大学 (Tufts University) 的发育生物学家 Michael Levin 和他的同事,先前曾利用胚胎青蛙细胞团开发出微型机器人,但这些“异种机器人”的医学应用有限,因为它们不是源自人类细胞,而且必须手动雕刻成所需的形状。研究人员现已开发出来自人体细胞的机器人,并正在利用实验室生长的人体组织研究治疗潜力。
利用气管细胞的纤毛特性
研究团队使用的是人类的气管细胞,原因是科学家还在对 COVIDd-19 和肺部疾病进行各种研究,因此气管细胞相对容易获得,更重要的是,科学家认为气管细胞具有运动能力。
科学家使用的细胞来自气管表面,这种细胞覆盖着称为纤毛的毛发状突起,可以来回波动,纤毛帮助气管细胞推出微小颗粒进入肺部的呼吸道。当我们透过咳嗽或清喉咙排出颗粒和多余液体的最后一步时,都是来自纤毛的工作。早期研究发现,当气管细胞在实验室中生长时,它们会自发性形成称为类器官的微小多细胞球体。
研究团队找到一种促使纤毛在类器官上面生长的环境条件,如同类器官有了可以自由移动的桨,且移动方式都不一样,有的走直线,有的走小圈,还有的则坐着扭动,它们在实验室条件下存活 60 天。
超级机器人自动修复受损神经元
其他科学家也制造生物机器人细胞,但它们是透过制作模具和在模具上生活的种子细胞手工建造出来,而这项研究中的每个机器人,都是从单个细胞中生长出来。而且这些单个机器人会融合在一起形成一个数百个细胞组成的超级机器人,研究人员将超级机器人放置在一层被刮伤的神经组织上,三天之内,神经元片在超级机器人的作用下完全愈合。科学家表示,由人体自身组织制成的机器人,未来可以用来清理动脉、分解黏液或输送药物,且无需任何基因改造就能执行这种功能。
使用人类细胞的优点包括能够利用患者自身的细胞来建构机器人来执行治疗工作,不会触发免疫反应或需要免疫抑制剂的风险。且它们有自然寿命,几周后就会完全生物降解。研究人员相信,利用患者自身细胞创建这些结构,未来在实验室以及最后可能在人类中发挥多种应用。
研究人员表示,一旦了解集体细胞愿意且能够做什么,就可以开始控制它,不仅是为制造独立运作的机器人,也是为了再生医学,譬如再生四肢。将来可能进一步开发出生物材料制成的机器人,结合不同细胞,可以执行更复杂的功能,例如建造或探索组织结构。该研究已发表在《先进科学》期刊 (Advanced Science)。
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