伴随着光照与前鳍搅起的涟漪,一只小小的水生机器人正在水中游弋。这是一条充满争议的微型机器黄貂鱼。它有着薄薄的、类似橡胶的身体,黄金打造的骨架,以及非同寻常的动力源:用光照控制收缩的小鼠心脏细胞!是的,不同于以往介绍过的机器狗和机器蛇,这条“鱼”是生物组织与机械机构,外加光遗传技术结合之后的产物。
在哈佛大学的成果展示中,这个仅有16mm长的机器鱼(姑且先这么叫吧)在水箱中以3.2mm/s的速度悠哉滑行。通过心脏细胞驱动,工作人员引导着机器鱼穿过了长度为自身体长15倍的障碍泳道。哈佛大学生命工程学院的教授Kevin Kit Parker认为,这条小黄貂鱼只是拿来练个手,将被用于继续研发其他的生物混合机器人(Biohybrid robot),并最终实现打造人工心脏的目标。
Parker教授的灵感源自一次带女儿去位于波士顿的水族馆游玩。女儿在触摸池抚摸一条黄貂鱼时,黄貂鱼极其敏捷地调转了方向。Parker马上意识到,鱼体内肌肉的协调作用是否和心脏的收缩有某些相似之处呢?先建一个1/10之一大小的黄貂鱼好了。
这条仅有10g重的机器黄貂鱼躯体共有4层:最底层由高分子聚合材料制成,上面铺上金属骨架,再覆上一层高分子聚合材料,最后铺满小鼠的心脏细胞(约20万个),正是这些细胞可以用光遗传技术进行操控。通过光照使心脏细胞收缩;改变左右两侧的光照强度控制游动方向。不过,细胞是要消耗能量的,因此机器鱼只能在温暖的,充满盐和葡萄糖的水中游动。
用蓝色激光照射鱼的头部的,心肌细胞便开始收缩,使金属骨骼随之弯曲,以此推动机器鱼在水中前进。如果想让机器鱼向特定的方向游动,只需调整鱼两侧的光照强度就可以了。