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东谈主类的躯壳省略畅通自如，离不开广宽骨骼肌纤维间的协同配合，它们的松开与拉伸同步进行，部分肌肉呈单向陈列，而有些肌肉则酿成复杂的图案，助力躯壳特定部位兑现多形势畅通。 连年来，科学家和工程师将肌肉视为“生物夹杂”的潜在驱动装配。这类由东谈主工扶持的柔嫩肌肉纤维供能的生物机器东谈主，能在传统机器难以涉足的空间里纯真蠕动、舞动。关联词，大批情况下，究诘东谈主员制造出的东谈主造肌肉仅能单向拉动，极大死一火了机器东谈主的畅通范围。  如今，麻省理工学院的工程师们研发出一种扶持东谈主工肌肉组织的新要领，所扶持的肌肉组织可在多个谐和方朝上松开、周折。 为了展示这项收尾，他们扶持出一种由肌肉驱动的东谈主造结构，其松开形势访佛东谈主眼虹膜缩放瞳孔，既能齐心松开，也能径向松开。 究诘东谈主员选择新迷惑的“冲压”本领制造东谈主造虹膜。领先，用 3D 打印本领制作一个袖珍手持式印记，印记上刻有轻捷凹槽，每个凹槽仅有细胞般大小；紧接着，将印记按压进柔嫩的中，在酿成的凹槽内植入真确的肌肉细胞。这些细胞会沿着水凝胶内的凹槽滋长，逐渐酿成纤维。 当究诘东谈主员刺激这些纤维时，肌肉便会沿着纤维方针向多个方针松开。 “凭借这种仿虹膜缱绻，咱们展示了首个能在多个方针产生力的骨骼肌驱动机器东谈主，而这离不开咱们新迷惑的 这种“冲压”本领。”麻省理工学院机械工程系教育 Ritu Raman 示意。  按照究诘团队的说法，这种印记借助桌面 3D 打印机就能打印，且凹槽图案可按需缱绻。它不仅能用于扶持复杂的肌肉图案，还有望扶持其他类型的生物组织，比如神经元和腹黑细胞，这些扶持出的组织在外不雅和行动上皆与自然组织极为相似。 “咱们生机制造出能复制简直组织结构复杂性的组织。要兑现这少许，制造精度至关病笃。”Raman 说谈。 现在，这项究诘收尾仍是发表在Biomaterials Science上。论文的麻省理工学院合著者包括第一作家 Tamara Rossy、Laura Schwendeman、Sonika Kohli、Maheera Bawa 和 Pavankumar Umashankar，此外还有以色列特拉维夫大学的 Roi Habba、Oren Tchaicheeyan 和 Ayelet Lesman。另外，这项究诘还获得了好意思国国度科学基金会和好意思国国立卫生究诘院等的相沿。  Raman 在麻省理工学院的实践室专注于缱绻生物材料，旨在模拟体内简直组织的感知、步履及响应材干。总体而言，她的团队竭力于将这些生物工程材料应用于医学、机械等多个边界。 比如，她正在研发能复原神经肌肉毁伤患者功能的东谈主造组织，同期也在探索用于软机器东谈主本领的东谈主造肌肉，像能像鱼通常纯真在水中游动的肌肉驱动拍浮器。 此前，Raman 为实践室培养的肌肉细胞迷惑了访佛健身房平台和慎重关键的东西。她和共事缱绻出一种水凝胶 “垫子”，能促进肌肉细胞滋长并和会成纤维，且细胞不会零散。 她还发明了一种通过基因工程翻新细胞的要领，使细胞能在光脉冲刺激下“慎重”松开。此外，她的团队掌合手了率领肌肉细胞像自然横纹肌通常，呈长而平行的线条滋长的本领。不外，缱绻出能向多个可预测方针畅通的东谈主造肌肉组织，这对她的团队过火他究诘东谈主员来说一直是个坚苦。 Raman 指出：“自然肌肉组织很很是，ag百家乐网址它们并非只朝一个方针。像咱们虹膜和煦管周围的圆形肌肉组织，哪怕是手臂和腿部的肌肉细胞，也不是直接陈列，而是有一定角度。自然肌肉在组织中有多个方针，可咱们现在还无法在工程肌肉中兑现这少许。”  在想考扶持多向肌肉组织的要领时，团队猜想了一个爽快的点子 —— 印记。受经典果冻模具启发，团队但愿缱绻出一种印记，其微不雅图案能压印到水凝胶中，就像团队之前迷惑的肌肉慎重垫通常。压印后的垫子图案可动作肌肉细胞滋长的门道图。 Raman 说：“自然主见很爽快，但问题一个个相继而至。比如，如何制作出特征仅有单个细胞大小的印记？又该如何在超软的材料上盖印呢？这种水凝胶比果冻还软，锻造难度极大，因为它极易扯破。” 团队束缚尝试改进印记缱绻，最终找到了一种效果极佳的要领。究诘东谈主员诳骗 MIT.nano 的高精度打印建筑制作出袖珍手持式印记，得以在印记底部打印出复杂的凹槽图案，每个凹槽宽度与单个肌肉细胞左近。在将印记压入水凝胶垫前，他们先在底部涂上一种卵白质，这能使印记均匀地压印到凝胶中，且剥离时不会粘连或扯破。 为进行演示，究诘东谈主员制作了一种图案访佛东谈主类虹膜微不雅的肌肉组织。虹膜由围绕瞳孔的一圈肌肉组成，这个肌肉环里面是一圈齐心陈列的圆形肌肉纤维，外部是呈辐照状伸展的纤维，如同太阳明后。这种复杂结构共同合作，兑现瞳孔的松开或大。 Raman 过火共事将虹膜图案压入水凝胶垫后，在垫子上涂抹过程基因工程翻新、能对光产生响应的细胞。短短一天内，细胞就会落入轻捷凹槽中，运转和会成纤维，沿着虹膜状图案滋长，最终酿成与简直虹膜结构和大小相似的整块肌肉。 当究诘团队用光脉冲刺激东谈主造虹膜时，肌肉会向多个方针松开，与东谈主眼虹膜的畅通相似。 Raman 指出，团队的东谈主造虹膜由骨骼肌细胞制成，骨骼肌细胞参与自主畅通；而简直东谈主眼虹膜中的肌肉组织由平滑肌细胞组成，属于不自主肌肉组织。而他们选拔以虹膜状时势对骨骼肌细胞进行图案化处分，旨在展示制造复杂多向肌肉组织的材干。 Raman 示意：“在这项究诘中，咱们想证据诳骗这种印记要领，能制造出以往肌肉驱动机器东谈主无法作念到某些动作的‘机器东谈主’。咱们选用了骨骼肌细胞，但其实这种要领适用于任何其他细胞类型。” 她还提到，尽管团队使用了精密打印本领，但印记缱绻用传统桌面 3D 打印机也能完成。瞻望改日，她和共事筹办将冲压要领应用于其他细胞类型，探索不同的肌肉结构，究诘激活东谈主工多向肌肉以完成本色使命的要领。 Raman 示意，“若能在水下机器东谈主中使用软生物机器东谈主，取代常见的刚性驱动装配，不仅能提高导航材干、提高动力遵守，何况软生物机器东谈主还能敷裕生物降解，更具可继续性。这便是咱们尽力的方针。” https://news.mit.edu/2025/artificial-muscle-flexes-multiple-directions-offering-path-soft-wiggly-robots-0317 |
