伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員創(chuàng)造了微型生物機(jī)器人，由于大鼠脊髓節(jié)段，它們可以進(jìn)行行走運(yùn)動。研究人員開發(fā)的微型機(jī)器人稱為 spinobots，由軟 3D 打印水凝膠骨架上的大鼠肌肉和脊髓組織提供動力。過去幾代生物機(jī)器人能夠通過簡單的肌肉收縮向前移動。

該團(tuán)隊表示，整合大鼠脊髓可以使 Spinobots 具有更自然的行走節(jié)奏。研究負(fù)責(zé)人 Martha Gillett 表示，spinobots 是交互式生物設(shè)備的開端，可用于醫(yī)學(xué)和神經(jīng)計算。Spinobots 的構(gòu)建過程始于研究人員 3D 打印一個微小的骨架，該骨架由兩個腿柱和一個柔性骨架組成，整個骨架只有幾毫米寬。

然后，該團(tuán)隊在骨骼中植入肌肉細(xì)胞，這些細(xì)胞長成肌肉組織。該過程的最后一部分是整合來自大鼠的一段腰脊髓。研究人員特別選擇了腰椎脊髓，因為之前的研究表明，它包含控制行走過程中下肢左右交替的回路。

該團(tuán)隊的部分研究包括設(shè)計一種方法來提取完整??的脊髓并將其培養(yǎng)，并將其整合到生物機(jī)器人中，并將肌肉和神經(jīng)組織培養(yǎng)在一起。他們還必須以神經(jīng)元與肌肉形成連接的方式完成所有這些工作。該團(tuán)隊表示，研究人員看到了 Spinobots 的自發(fā)肌肉收縮，表明所需的神經(jīng)肌肉接頭已經(jīng)形成。

科學(xué)家們后來通過添加谷氨酸來證實脊髓具有促進(jìn)步行的功能，谷氨酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)，可以促使神經(jīng)細(xì)胞向肌肉發(fā)出收縮信號。結(jié)果是腿以自然的行走節(jié)奏移動，當(dāng)谷氨酸鹽被沖走時，spinobots 停止行走。研究人員接下來計劃進(jìn)一步改進(jìn)微型機(jī)器人的動作，使它們的步態(tài)更加自然。該團(tuán)隊希望他們的突破可以讓研究人員實時研究 ALS 等神經(jīng)退行性疾病。