加州理工做出人造水母

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【大紀元2012年07月25日訊】(大紀元記者夏君編譯報導) 加州理工大學的研究人員週一公布,他們從實驗用鼠的心肌細胞培育出一個新型生物:人造水母。這一水母上的八個爪會伴隨電擊波不停地張合移動。

該校的新聞公告說:「這一前沿仿生工程適用於改善人體肌肉器官,如心肌,因而具有廣泛的應用前景。此外,該實驗成果還揭示了另一項新的應用前景,即從一個生物體的心肌細胞提取並重組一個人工仿生系統,這有助於培育新型生物材料,並用其製造如心臟起搏器的醫用器具」。

水母被認為是世界上最古老的多器官的水生動物。因為它們的脈動及生存方式是通過肌肉泵水的方式,所以很像一個人的心臟起搏。

受水母脈動方式的啟發,哈佛大學和加州理工大學的研究人員自2007年起,開始研究人造水母的仿生系統。他們的研究目標是把固體元素硅和動物肌肉細胞重組成一個能自由游動的人造水母。

當時,哈佛大學生物和應用物理教授Kevin Kit Parker,在新英格蘭水族館看到水母后,立刻注意到它與人類的脈動有相似之處,利用相關原理設計一個仿生泵的想法便由然而生。於是,他聯繫了加州理工大學航空航天和生物工程系的博士生Janna Nawroth和她的導師John Dabiri教授,開始組建聯合研究小組,進行人造水母的仿生系統研究。

在他們的合作研究過程中,他們反復觀察分析水母的脈動機制,實驗用不同的生物材料仿製水母,期望通過輸送電流達到脈動泵水之效果。在模擬方面,他們藉助流體動力學對不同的設計方案及實驗數據進行了測量。

Janna Nawroth和她加州理工大學的同事,從幾種不同的生物材料中,最終選擇了有彈性的類似「果凍」的材料:機硅聚合物,並結合實驗用鼠的心肌細胞製成一個八瓣薄膜。當研究人員輸入電流和振蕩電壓後,這個八瓣薄膜便同步收縮,模仿起那些真正的水母的游泳動作。

對這一研究成果倍感欣慰的同時,合作研究組的成員表示:簡單地模仿自然是不夠的,

必須把重點放在功能及應用上。該小組的下一個目標是設計一個完全獨立的仿生系統,使其能夠感知和使用其內部信號,從而為人類控制利用。 如用在人體中,比如心臟起搏器,期望它的使用壽命足夠長,而無需擔心電池。 無疑,這些努力與推進生物醫藥技術的提高,和更有效地使用較少的能源的目標是一致的。

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