生物是最鼓舞人心的存在，但也很難在機器人技術中進行復制。為了實現(xiàn)這個目標，日本的研究人員成功設計了一種微小的機器人系統(tǒng)，可以像一個活體細胞一樣移動。上周，科學家們在“科學機器人”雜志上發(fā)表了相關研究成果。

該系統(tǒng)被稱為分子機器人，大小形狀類似于阿米巴變形蟲。樣子像是一個充滿液體的囊，該結構體內(nèi)含有大約27種生物和化學成分組成，該機器人研究人員之一，日本仙臺東北大學的生物工程師野村一郎說。

分子組件協(xié)同工作通過拉伸動作來改變囊的形狀，在液體環(huán)境中推動囊體像細胞一樣運動。通過使用對光敏感的DNA信號來控制囊體運動的啟止。

除了以這種奇特方式運動，該變形蟲機器人能做的并不多。但這就是該發(fā)明的絕妙之處，野村說。機器人可作為一種載體，可以裝配研究人員想到的任何東西：微型計算機，傳感器，甚至藥物。配備了這些工具后，變形蟲機器人系統(tǒng)就可以用來探索生物分子環(huán)境。它可以尋找毒素，檢查其他細胞的表面或是分析培養(yǎng)皿內(nèi)的物質。

野村和他的同事們已經(jīng)想出了一種方法來打包和運輸相關工具，以便其他科學家可以“愉快地操控機器人”，并裝配上自己需要的組件。他希望該平臺將用于構建越來越復雜的具有可控的運動性的分子機器人。

最終，野村想看到機器人能夠在細胞內(nèi)運作。“這是一個前沿科技，”野村說。變形蟲機器人可以潛入細胞內(nèi)部及其細胞核，可以診斷，尋找細胞內(nèi)部的問題。“這有點夢幻，”野村說，但值得注意的是，他的機器人尺寸可以減小到小于一微米-足夠小，以適應細胞內(nèi)部。

研究人員已經(jīng)開發(fā)了許多概念驗證的微米和納米級機器人，它們可以在身體內(nèi)移動和通信。許多這些微小的機器人由可生物降解的材料制成，并且由磁，化學或超聲波力量來驅動。

野村的分子機器人的不同之處在于它完全由生物和化學成分組成，像細胞一樣移動，并由DNA控制。其他已經(jīng)開發(fā)出來的分子機器人，沒有一個具有這種可操控的動力，野村說。

野村說，花了大約一年半的時間使用27種不同的化學成分來制造分子機器人。脂質結構的膜用作可延展的機器人主體。在機器人里面，特殊的蛋白質撞到膜，導致它改變形狀，類似于有人從袋子內(nèi)部向外擊打。

這樣的沖擊運動僅在被稱為驅動蛋白和微管的關鍵蛋白通過錨單元連接到膜時發(fā)生。該連接由光敏DNA提供。當紫外光照射在機器人上時，內(nèi)部的光敏DNA裂成單鏈。然后它可以鎖定到錨單元和驅動蛋白-微管結構，形成它們之間的橋梁。

微管蛋白，其是剛性的，長型結構，在腺苷三磷酸或ATP-細胞內(nèi)能量轉運分子的幫助下沿著驅動蛋白蛋白滑動。當它們滑動時，可以擊打機器人的外膜，導致其改變形狀。

通過使用這種分子的組合，野村和他的同事成功地模擬了細胞的運動。但是如果這項技術是完全由生物組件組裝，由ATP進行化學驅動，我們真的可以稱之為機器人?“機器人的定義很廣的，”野村說。如果有樣東西擁有一個實體，可以感知和處理信息并執(zhí)行一個功能，它就是一個機器人，他說。

無論是機器人或者細胞機器人，我們都期待著看到工程師會在里面放置哪些功能。