MIT造出“光控”肌肉机器人，薄如口香糖却力大无穷

【科技纵览】当一片仅有半毫米厚、大小堪比口香糖的柔性薄膜在水中灵活摆尾，这并非科幻电影的特写，而是麻省理工学院（MIT）工程师们最新呈现的生物混合机器人原型。这款由活体骨骼肌细胞驱动的微型游泳装置，彻底打破了传统刚性机器人的形态限制，展现出生物组织在微观尺度下的惊人潜力。

该机器人的核心构造极简却精妙：主体是一片柔性水凝胶薄膜，两侧附着两片鳍状结构，表面覆盖着经过基因改造、对光线敏感的骨骼肌细胞。研究团队并未采用传统的三维肌肉块，而是创新性地使用明胶甲基丙烯酸酯（GelMA）构建支撑骨架。通过在骨架表面压制底部呈方形的细槽，细胞得以沿槽定向排列并融合成方向一致的肌纤维。这种设计巧妙规避了过往纤维蛋白凝胶因过于柔软而导致肌肉收缩时起皱的缺陷，更坚挺的GelMA配合方形沟槽，为细胞提供了稳固的发力支点，实现了高效的协同运动。

为了让这些“生物引擎”达到最佳状态，研究人员实施了一套严格的“训练计划”。每天利用每秒两次的光脉冲刺激细胞，每次持续15分钟。数据显示，经过训练的鳍片位移幅度较未训练对照组提升了约四倍。最终，这种二维肌肉薄膜不仅能产生毫牛顿级的力量和毫米级行程，其单位体积的收缩力密度更是高达三维肌肉的20倍。更为关键的是，在未固定状态下，其持续工作能力从不足10分钟大幅跃升至超过30天。

在性能测试中，机器人展现了不俗的运动能力。通过交替照射左右两侧鳍片，研究者成功引导其转向并穿越培养皿内的简单水下迷宫。在最佳条件下，它直线游动速度约为每分钟4个自身长度，转动速度最高可达每分钟1200度。不过，必须澄清的是，所谓的“无固定”仅指本体无需连接外部支架，而非具备自主导航能力。目前，它仍依赖实验人员在培养皿外手持光源进行操控，既无机载电子设备，也无法脱离光控独立运行。

这项由MIT机械工程副教授莉图·拉曼领衔、研究生玛希拉·巴瓦作为第一作者的研究，成果已发表于《先进功能材料》。团队指出，相较于需要大量细胞的三维结构，这种薄型设计不仅节省细胞资源、降低制造成本，更有望提升运动效率。尽管目前结构简单、游速较慢，距离开放水域应用尚远，但其在脆弱或难以预测环境中执行精细探测任务的潜力不容忽视。下一步，团队计划优化机身与鳍片设计，探索更多运动模式，试图让这群微小的“光之舞者”游得更远、更稳。