研究人員目前正在開發用活細胞製造的微型生物機器人來執行人體內的各種任務，從藥物輸送到辨識癌細胞。最新進展是，塔夫茨大學和哈佛大學維斯研究所的研究人員利用人體氣管細胞成功製造了一種新型生物機器人。

研究人員利用人體氣管細胞製造出了微小的生物機器人，它們可以自行移動並協同工作，促進受損神經元的癒合，而無需修改基因。這種微型機器人有可能改變再生醫學和疾病治療。

先前，塔夫茨大學與佛蒙特大學合作，利用青蛙胚胎細胞創造了一種多細胞生物機器人，名為”Xenobot”，能夠導航、記錄資訊和自我修復。當時，研究人員還不確定這些能力是否因為Xenobot 是用青蛙細胞製造的，或者是否可以用其他物種的細胞製造生物機器人。

在目前的研究中，研究人員希望了解是否可以將細胞從其自然環境中移除，並重新組合成不同的”身體計劃”，以執行其他功能。他們發現，使用成人人類細胞可以製造出機器人，無需進行基因改造，而且能力更強。

研究的第一作者和通訊作者吉澤姆-古穆斯卡亞（Gizem Gumuskaya）說：”我們想探究細胞除了在體內創建默認功能外還能做些什麼。透過重新編程細胞之間的相互作用，可以創造新的多細胞結構，這就好比石頭和磚塊可以排列成不同的結構元素，如牆壁、拱門或柱子。”

他們首先從人體氣管表面提取氣管細胞，然後開發出一種新的方案，利用支氣管上皮祖細胞現有的能力，形成帶有纖毛的多細胞球體，纖毛是一種微小的毛髮狀結構，可以振動移動。他們修改了這個過程，以產生纖毛包裹的球體；也就是說，纖毛結構位於球體外部而非內部。

幾天之內，這種被研究人員稱為”Anthrobots”的新型細胞在纖毛的驅動下開始移動。這些機器人完全長成後大小從30微米到500微米不等，有的呈球形並完全被纖毛覆蓋，有的則呈不規則或足球狀，纖毛覆蓋不均勻。纖毛的分佈決定了機器人的運動方式，它們或在直線或曲線路徑上循環或擺動。Anthrobots通常在實驗室條件下存活45至60天，然後自然降解。

“Anthrobots可以在實驗室培養皿中自我組裝，”Gumuskaya說。”與Xenobots不同，它們不需要鑷子或手術刀來塑造形狀，我們可以使用成人細胞，甚至是老年患者的細胞，而不是胚胎細胞。它完全可以擴展–我們可以並行生產成群的這些機器人，這是開發治療工具的良好開端。”

不同大小、形狀的Anthrobots群Gizem Gumuskaya/塔夫茨大學

研究人員在實驗室培養皿中培養了一層二維人類神經元，然後用一根細金屬棒劃傷細胞，製造出一個沒有細胞的”傷口”。他們將一群Anthrobots機器人放入培養皿中，觀察它們在神經元表面移動的情況。這些機器人促進了新細胞的生長，填補了傷口造成的空隙，並形成了與健康細胞一樣粗的神經元橋。在沒有Anthrobots的傷口處，神經元沒有生長。

另一位通訊作者邁克爾-萊文（Michael Levin）說：”我們在實驗室中構建的細胞組合體可以擁有超越它們在體內的功能。正常患者的氣管細胞在不改變其DNA的情況下，可以自行移動並促進神經元在受損區域的生長，這令人著迷，也完全出乎意料。我們現在正在研究這種癒合機制是如何工作的，並探索這些構建體還能做些什麼”。

使用人體細胞的優點之一是能夠利用患者自身的細胞來建構機器人，在不引發免疫反應或不需要服用免疫抑制劑的情況下完成治療工作。

這種機器人的進一步發展可能會帶來其他應用，例如清除動脈中的斑塊積聚、修復受損的脊髓或視網膜神經、識別細菌或癌細胞，或向目標組織輸送藥物。從理論上講，Anthrobots可以幫助癒合組織，同時輸送促進再生的藥物。

這項研究發表在《先進科學》雜誌。