东方时讯网诺伊大学香槟分校、西北大学和合作机构的研究人员表示，混合“eBiobots”是第一个结合软材料、活体肌肉和微电子技术的机器人。他们在《科学机器人》杂志上描述了他们的厘米级生物机器。
“集成微电子技术允许生物世界和电子世界合并，两者都有自己的许多优势，现在可以生产这些电子生物机器人和机器，这些电子生物机器人和机器可用于未来的许多医疗、传感和环境应用，”研究说诺伊州生物工程教授兼格兰杰工程学院院长拉希德·巴希尔(RashidBashir)的共同领导者。
Bashir的团队率先开发了生物机器人，这是一种小型生物机器人，由在柔软的3D打印聚合物骨架上生长的小鼠肌肉组织提供动力。他们在2012年展示了步行生物机器人，在2016年展示了光激活生物机器人。光激活为研究人员提供了一些控制，但实际应用受到如何在实验室环境之外将光脉冲传递给生物机器人的问题的限制。
这个问题的答案来自西北大学教授JohnA.Rogers，他是柔性生物电子学的先驱，他的团队帮助集成了微型无线微电子学和无电池微型LED。这使研究人员能够远程控制eBiobots。
“这种技术和生物学的不同寻常的结合为创造自我修复、学习、进化、交流和自组织工程系统开辟了巨大的机会。我们认为这是未来研究的一个非常肥沃的土壤，在生物医学和环境监测方面具有特定的潜在应用”西北大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科教授、奎里·辛普森生物电子学研究所所长罗杰斯说。
为了使生物机器人能够在实际应用中自由移动，研究人员开始着手消除笨重的电池和系绳。休斯顿大学生物医学工程助理教授、共同第一作者ZhengweiLi说，eBiobots使用接收线圈来收集能量并提供稳定的输出电压来为微型LED供电。
研究人员可以向eBiobots发送无线信号，促使LED发出脉冲。LED刺激光敏工程肌肉收缩，移动聚合物腿，使机器“行走”。微型LED的针对性很强，可以激活肌肉的特定部分，使eBiobot转向所需的方向。
研究人员使用计算模型来优化eBiobot设计和组件集成，以实现稳健性、速度和可操作性。诺伊州机械科学与工程学教授MattiaGazzola领导了eBiobots的模拟和设计。Gazzola和共同第一作者、Gazzola实验室的博士后研究员XiaotianZhang说，支架的迭代设计和增材3D打印允许快速循环的实验和性能改进。
共同第一作者YoungdeokKim表示，该设计允许未来可能集成额外的微电子设备，例如化学和生物传感器，或3D打印的脚手架部件，用于推动或运输生物机器人遇到的东西等功能。诺伊州的研究生。
eBiobots是第一台无线生物混合机器，结合了生物组织、微电子和3D打印软聚合物。图片来源：YongdeokKim
研究人员表示，电子传感器或生物神经元的集成将使eBiobots能够感知和响应环境中的毒素、疾病的生物标志物以及更多可能性。
“在开发有史以来第一个混合生物电子机器人时，我们为医疗保健创新应用的新范式打开了大门，例如原位活检和分析、微创手术甚至人体内的癌症检测，”Li说。