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JAIST 的科學家們已經使用運動蛋白質制造了可以使用 3D 打印制造的帶有人造肌肉的微型機器人。

日本先進科學技術研究所的團隊開發了一種與 3D 打印兼容的策略，使用轉基因生物分子機械激活具有人造肌肉的毫米級機器人。

生命形式的細胞包含各種復雜的化合物，稱為分子馬達。這些生物機器與生命系統中的運動類型相關，例如在單個細胞中運輸蛋白質到肌肉組織的宏觀收縮。

機器人技術和納米技術的交叉點在于發現如何利用分子馬達的動作以受控方式執行更大的任務的挑戰性目標。

“到目前為止，盡管研究人員已經找到了擴大分子運動網絡的集體作用以顯示宏觀收縮的方法，但仍然很難將這種網絡有效地集成到實際機器中并產生足夠大的力量來驅動宏觀組件，”助理評論道。 Yuichi Hiratsuka教授來自日本日本先進科學技術研究所。

平冢與岐阜大學新田孝弘副教授和大阪大學森島圭介教授合作，在這方面取得了進展。

在Nature Materials 上發表的一項研究中，研究人員描述了由兩個轉基因生物分子馬達驅動的致動器的構造。

這種方法的一個顯著特點是執行器通過簡單的光照射從基本蛋白質自組裝。光線照射到特定區域后幾秒鐘，相鄰的運動蛋白就會與稱為微管的軌道狀蛋白融合，并將自身組裝成類似于肌肉纖維的分層宏觀結構。

一旦在目標區域周圍形成，這些“人造肌肉”就會收縮，運動蛋白的集體力量就會從分子尺度放大到毫米級。

研究人員通過他們的實驗強調，這項技術可以應用于小型機器人，例如激活微觀抓手來處理生物樣本。除此之外，該技術還可用于將單獨的組件連接在一起或為簡約的機械臂提供動力，以制造出類似昆蟲的爬行微型機器人。

該團隊開發的方法還與利用光的 3D 打印方法兼容。這意味著內置人造肌肉的微型機器人可以 3D 打印，這意味著它們可以批量生產。

“在未來，我們的可打印執行器可能成為整個機器人無縫3D 打印急需的‘執行器墨水’ 。我們相信，這種基于生物分子的墨水可以通過打印機器人所需的復雜骨骼和肌肉成分來進一步模擬生物，從而推動機器人技術的前沿發展，”Hiratsuka 補充道。