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新闻Robohub9 天前
MIT研发GelMA骨架光驱肌肉机器人，游速达4倍体长/分
本文由 AI 根据公开内容整理，可能有误，请以原文为准：Powered by muscle cells, a paper-thin robot swims through watery maze（Robohub）
核心内容
MIT Raman Lab团队在《Advanced Functional Materials》发表研究，开发出首款由活体肌肉细胞驱动的二维超薄水生机器人。该机器人骨架仅口香糖大小，表面覆盖基因工程肌肉细胞层，通过光闪烁刺激诱导收缩产生推力。实验验证其能在水中迷宫自主游动与转向，最高速度达4倍体长/分钟，接近牛鲨巡航速度，解决了薄层生物组织驱动微型机器人的动力难题。
技术方案核心在于以甲基丙烯酰化明胶（GelMA）替代易收缩的纤维蛋白，并通过调节刚度与方形微沟槽几何形状，诱导肌肉细胞定向排列融合，显著提升平面收缩力与协调性。相比传统需百万细胞的3D块状结构，该单层细胞设计大幅降低制备门槛。系统采用光遗传学机制，通过精确控制双侧鳍光照频率与间隔，实现对游动方向与速度的闭环调节，为水下微纳探测提供新范式。
关键看点
- 光遗传驱动：基因工程肌肉细胞响应光刺激收缩，通过调控双侧鳍光照频率与间隔，精确控制水中游动方向与速度
- 骨架材料优化：选用GelMA替代纤维蛋白并调节刚度，解决软组织受力收缩问题，为薄层肌肉提供稳定力学支撑
- 微结构导向生长：证实方形沟槽优于曲线形，诱导细胞高度定向排列融合成强韧纤维，提升二维平面收缩力
- 能效成本突破：仅需单层细胞即可驱动本体，突破传统3D块状肌肉需百万细胞限制，显著降低制造门槛
工程与产业观察
该研究将生物混合机器人从3D块状推进至2D薄膜驱动阶段，验证了GelMA刚度调控与微沟槽导向工艺的有效性。其低成本、高集成度的制造路径，不仅解决了薄层组织出力不足的工程痛点，更为靶向医疗与脆弱环境探测提供了标准化的微型具身智能体构建方案。
来源
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