混合型Aggrebot运动特性。图片来源：卡内基梅隆大学工程学院
美国卡内基梅隆大学研究团队开发出一种全新的工程方法，他们用人类肺细胞制成微型生物机器人。这些由纤毛驱动的机器人被称为AggreBots，未来随着对运动模式的控制能力提升，它们有望在人体复杂环境中执行特定的治疗性或机械性任务，例如输送药物。相关成果发表于新一期《科学进展》。
生物机器人是显微镜级的人造生物机器，能自主运动并具备可编程性，可以执行特定任务。此前，它们的运动主要依赖肌肉纤维的收缩和舒张。现在研究团队采用了另一种自然机制，即纤毛驱动。纤毛是纳米级毛发状结构，能持续推动体液流动，在肺部等器官中至关重要。纤毛还能帮助草履虫和栉水母等水生生物游动。但长期以来，如何稳定控制纤毛驱动机器人的形态和运动效果，一直是一大挑战。
为解决这一难题，研究团队首创了一种模块化组装策略。他们先利用肺干细胞培育出微小的组织球体，再通过空间可控的聚集方式拼接，形成具备不同运动特性的AggreBots。同时，他们还在特定位置引入带基因突变的细胞球体，使部分纤毛失效，从而实现对纤毛分布和数量的精准调控，进而控制机器人运动模式。这是团队首次通过组织拼接和纤毛调控，有效引导生物机器人的运动行为。
团队表示，这一方法为生物机器人和生物混合机器人设计提供了新角度。模块化组合有纤毛和无纤毛单元，可创造出具有特定运动模式的机器人。由于AggreBots完全由生物材料组成，具备天然的可降解性和生物相容性，未来有望直接用于医疗场景。同时，这种生物机器人也能够利用患者自身细胞制造，从而构建个性化药物递送载体，避免免疫排斥。
