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分子机器助微型生物机器人日趋成熟
专题:科技世界   2016/10/6 13:03:43 畅想 引用:   评论>>

  人类能够将机器做到多小?这是杰出的美国物理学家、诺贝尔奖得主理查德·费曼在20世纪50年代对纳米技术发展提出的一个问题。这位科学家相信,人类有可能用“巨大”的双手制造出那种极小的、必须依靠电子显微镜才能观察的微型机器。
  机器人的大小只相当于头发丝的直径的1/1000,肌肉组织和号称世界上最小的机器人。它能进入人体微小组织帮助医生解决问题。拥有自然界最小肌肉组织的水生跳蚤差不多大。之所以选择老鼠的心肌细胞生成机器人的肌肉,是因为老鼠的心肌细胞具有自活性,不需要外来的电流刺激也能保持活力。研究人员除了对心脏肌肉进行研究,以期待未来能用人的心肌细胞充当机器人的肌肉,还制造出了分子机器和纳米机器人。
  负责前项研究的美国加州大学洛杉矶分校教授蒙泰马尼奥介绍,微型生物机器人由两部分构成。其骨架是一片微小的硅或塑料,骨架上附着的肌肉取自老鼠的心肌细胞。总的来说,微型机器人是一个有生命的物体,堪称生物技术与微观技术的完美结合。
  而2016年10月,一项非常基础的纯化学研究--分子机器获诺贝尔化学奖。科学界于1989年首次成功地将两个环状分子合成了链形结构。这种结构被命名为“索烃”,又称“分子结”,即一个机械互锁的分子,包含两个或两个以上互锁的大环分子。据索瓦吉介绍,这些微小结构可以成为分子机器的零件,类似于旋转式发动机或线性发动机,而且能够伸缩自如。后来,美国西北大学教授弗雷舍·斯托达特在索瓦吉的研究基础上合成了“轮烷”,即将一个环状分子套在一个线型分子上而形成的内锁型超分子结构。斯托达特还发现,环状分子能够以线型分子为轴运动,并基于“轮烷”创造出了“分子升降机”和“分子肌肉”。分子机器在开发新材料、新型传感器和能量存储系统等方面具有很大潜力,未来,必然可以生成非常精巧的分子机器人,进入人体和癌细胞、病毒、细菌进行总决战。

  早在2007年以色列科学家也称制造出世界上最小的机器人,但相比分子机器人,那仅仅是很粗糙的巨大物体。这种机器人经过美国人的改进可以进入人的血管并将药物送往人体各处。这种机器人是由以色列工学院等几个机构的科学家联合开发的。研究负责人之一尼尔·施瓦布日前在接受新华社记者电话采访时说:“这种机器人直径1毫米、长4毫米,体形是当年世界上最小的。”他介绍说,这种机器人在血管中运动时是在“爬行”而不是在“游泳”,这也让它在血管中的运动更容易控制。另一名参与研制这一机器人的科学家奥代德·所罗门在电话采访中解释说,这种机器人带有机械手,可以抓住血管内壁,从而可以经受住血流的冲击并不断前行。所罗门说,机器人自身并不携带电池,其动力来源于外部磁场激发的振动。正因为其能量全部来自外部,这种机器人不仅能够在人的控制下无时限地在人体内工作,而且这样的设计还让科学家得以最大限度缩小机器人的尺寸。他说,在微创手术以及治疗癌症用的近接疗法中,这种机器人可以作为投送药物的工具,解决如何将药物精确施于需要治疗部位的问题。

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