近日,美国卡内基梅隆大学的研究团队在生物机器人领域取得了一项具有里程碑意义的突破——他们开发出了一款名为“AggreBots”的微型生物机器人。这款机器人以人类肺细胞为核心材料,凭借其独特的纤毛驱动运动方式和模块化组装设计,为人体复杂环境下的精准医疗任务开辟了全新的可能性,未来有望在药物输送、病灶修复等治疗场景中发挥关键作用,相关研究成果已在全球生物医学与机器人领域引发高度关注。
AggreBots的核心创新在于其“源于人体、用于人体”的材料选择。研究团队摒弃了传统微型机器人常用的金属、塑料等人工材质,转而采用人类肺上皮细胞作为主要构建单元。这类细胞天然具备表面纤毛结构,这些微米级的“毛发”成为了机器人自主运动的“天然引擎”。在实验室环境中,研究人员通过特殊的细胞培养与诱导技术,让肺细胞在保持活性的同时,维持纤毛的节律性摆动能力。当这些细胞被组装成特定结构后,纤毛的同步摆动可产生微弱但持续的推进力,推动AggreBots在液体环境中自主移动。
这一特性使得AggreBots能够完美适配人体内部的体液环境,无论是血液、淋巴液还是组织间隙液,都可能成为其“行进通道”。更重要的是,由于核心材料来自人体自身细胞,AggreBots能够最大程度降低人体免疫系统的排斥反应,解决了传统人工微型机器人在体内应用时“排异风险高、生物相容性差”的关键难题。
除了生物材料的突破,AggreBots的模块化组装策略同样颠覆了传统微型机器人的设计思路。研究团队将机器人的功能拆解为多个独立的“模块单元”,每个单元承担不同任务。例如,“运动模块”由带纤毛的肺细胞构成,负责提供移动动力;“负载模块”可搭载药物、基因片段或微型传感器;“靶向模块”则通过修饰细胞表面的特异性受体,实现对病灶区域的精准定位。
这种“搭积木”式的组装方式,赋予了AggreBots极强的灵活性与可定制性。在面对不同疾病时,研究人员无需重新设计整个机器人,只需根据治疗需求选择合适的模块进行组合即可。例如,针对肺癌治疗,可将“靶向模块(识别肺癌细胞表面抗原)+运动模块+负载模块(搭载化疗药物)”组合,让机器人自主抵达肺部病灶,精准释放药物,减少对正常细胞的损伤;而针对体内炎症监测,则可组合“运动模块+负载模块(搭载炎症因子传感器)”,实时收集病灶区域的生化信息,为诊疗提供数据支持。
研究团队负责人表示,模块化设计不仅降低了研发成本与周期,还为未来的“多任务协同治疗”奠定了基础。理论上,多个不同功能的AggreBots模块可在体内协同工作,例如一部分模块负责清除病灶,另一部分模块负责修复受损组织,形成“诊疗一体化”的微型医疗系统。这一创新为精准医疗领域带来了全新的想象空间,也为未来生物机器人的发展指明了方向。