文字|下一个文字中的问题|当世界的眼睛致力于释放大型语言模型时，例如雨后蘑菇，生物学领域默默地团聚了学术认可的界限时。生物学在现代科学场景中的重要性不再是细节的问题。这些领域的突破不仅促进了纪律本身的发展，而且继续为跨学科领域（例如工程和临床药物）提供现代范式。与人工设计相比，自然变化的生物学机制自然而然地调节了微观准确性，对环境的动态适应和自我障碍。因此，许多领域的技术突破通常是指现有的环境机制，并且该方法称为“ Hello”。例如，将手帕变成春节晚会的机器人是通过不断的纠正来实现的模仿人类的生理结构。但是，Robotics的最新技术留下了模拟的“人”，而是一步一步，直接借用人类细胞，以使机器人的结构永远接近“人”。塔夫茨大学迈克尔·莱文（Michael Levin）实验室的Gizem Gumuskaya揭示了一项最新技术，该技术使用人类细胞创建一种有机体，该生物在2023年11月的文章中称为Anthrobots，“来自成人人类人类体体Pogogogotitor种子细胞的Motile Live Biobot自我建立”。 Gizem Gumuskaya，塔夫茨大学艾伦发现中心和哈佛大学的生物学研究所和受启发的工程学，生物学博士学位，ISA合成生物学家和建筑师，致力于整合设计和生物学，以生产具有自我障碍的生物学结构。他毕业于伊斯坦布尔理工大学的建筑系，后来去了麻省理工学院攻读建筑和合成生物学的双重硕士学位，并完成了她的博士学位塔夫茨大学和哈佛西部研究所的生物学。它的研究重点是形态发生工程，并通过设计作为解决可持续建筑，医学和航空航天领域问题的目标结构来指导生物组织的独立生长。在他的博士学位期间，他领导了人类源生物机器人人体动物球体，并带领DARPA资助的面孔项目探索了自我会议细胞的三维工程结构。这些成就为开发生物自我修复和碳捕获的建筑系统的基础奠定了基础，并促进了宏观量表的合成生物学的扩展。她计划进一步扩展自己的自我建设技术在大型低碳建设领域，并重塑未来的生活环境。扩展全文
这种类型的生物机器与传统的机械设备不同。它的本质是人类细胞的自我安排集合，从头发丝直径测量到铅笔尖端。研究人员可以通过模块化组装技术根据需求调整其功能维度。研究还宣布了Anthrobotang TS的另一个大优势：它可以改变人类细胞而无需任何遗传变化，以使Silang成为人们可以使用的机器人。
尽管这项研究仍处于早期阶段，但它显示了出色的医疗应用前景，例如组织修复，药物输送，疾病检测等。
▷相关论文：Gumuskaya G，Srivastava P，Cooper BG等。来自成年人类体细胞祖细胞细胞的运动生物机构自我构建。 Adv Sci（Weinh）。 2024; 11（4）：E2303575。 doi：10.1002/advs.202303575
02生物制造和“合成形态发生”
说到他的工作结果，Gumuskaya指出，他的研究在工程和科学圈子中应有不同的应用。
在工程水平上，他希望使用本质上现有的生物学机制来打破传统的极限人工系统并开发不间断的结构和生命组织。特别是在建筑方面。这些属性是通过合成形态发生在工程领域中引入的，具有再生，修复，复制基本成分，自我结构以及感觉和响应式环境的能力。
在某种程度上，他希望自己的研究有助于了解形态发生 - 即，从单细胞到复杂的多细胞生物形成生物的形成方式。它不仅揭示了自然的基本定律，而且还为生物工程提供了新的想法。
▷机器人人力资源。资料来源：Gizem Gumuskaya
作为生活世界的共同政策，形态发生从细菌的细菌生物膜的行为到人类器官的准确发展遵循组织的特殊逻辑。术语包括工程和学术界的目的，Gumuskaya提出了“合成形态发生”的方法。合成形态发生本质上是基于这些自然发展代码的解码，积极干预并指导生物结构的发展以实现特定功能。这种方法不同于传统基因编辑，但基于细胞的现有自组织能力并通过环境调节实现工程目标。此外，与传统的人造材料（例如金属，眼镜等）相比，这些材料通常非常脆弱，无法调整自己。自然界中的系统通常能够治愈自己。
这种类型的“从自然研究”的研究方法确实非常现代。由于对自然的理解有限，在二十一世纪之前，很难澄清某种自然现象背后的机制，更具创新性的技术通常取决于对外观的模仿，因为人们通过观察鸟类飞行原则来建造飞机。 21世纪之后人们开始研究自然系统的内部定律，并试图重新构建并使用它们，这不仅保持了自然的独特特征（例如自我建设或改变生活的能力），而且还嵌入了工程设计的思想，最终是“自然人工”的“人工”混合动物。
03从“异国机器人”到“人类细胞机器人”
没有出现拟人机器人。研究小组使用Xenopus laevis胚胎细胞生产“异种机器人”（异种机器人）和首批由整个生物细胞组成的生物机器人。
在此之前，存在生物机器人领域，但是很多研究实际上是细胞，凝胶或支架的混合物 - 通过这些脚手架或其他辅助材料，可以添加细胞，并且可以使用它们的生物学特性，因为它们通过光遗传学激活它们 - 这些生物学机器人称为Hybid。基于先前实验的固体实验基础，Xenobot不能依靠任何A人造脚手架，但完全由活细胞形成，这些细胞显示出培养皿中的自主迁移率，并具有一定程度的自我修复能力。
▷Xenobot实际上是由Douglas Blackiston直接在Microscopepopepopepopepopepopepopepopewith的头皮下“雕刻”的。这可能是创作者雕刻的刀首次握在人类手中。资料来源：道格拉斯·布莱克斯顿（Douglas Blackiston）
作为Xenobots医疗应用的升级版本，拟人机器人面临着使用人类胚胎细胞的伦理束缚。为了产生带有表面纤毛的球形结构以在生物环境中实现自发运动，研究小组选择气管上皮（NHBE）细胞作为替代。这种类型的细胞自然带有纤毛基因，纤毛是促进细胞运动的重要结构。
在传统的培养方法中，气管细胞通常在母质培养基中培养14天，之后获得的细胞通常形成球形结构图纤毛在腔内，这与研究目的相反。为了解决这个问题，研究人员试图通过去除矩阵培养基并将细胞质量转移到低粘附环境的同时，同时添加视黄酸（RA），以使纤毛在外面暴露于外面。这样，细胞就可以实现独立运动的能力。
研究小组记录了人类机器人的运动，计算了线性索引（直度指数，0-1间隔，1是完全直线）和索引的旋转（旋转指数），并使用了非监督聚类（Ward.D2算法）来移动拟人动物的运动。曲线，循环和不规则运动）。在获得上面的数据后，联合研究小组注意到细胞形态数据和运动数据数据，以阐明形态学特性如何影响影响细胞机器人运动模式的最大半径，表面纤毛密度等）。
▷轨迹拟人动物的运动。
04差异模式 - 生物机器人的行为和行为
通过微观成像和运动蒸发，研究小组发现，即使采用相同的细胞培养方法，形成的人类动物仍然显示出三种形态学分化：整个基林的掩护类型彼此毁灭，导致小个人能够以高频摇动。局部类型的睫状覆盖物可以依靠不对称的纤毛分布，因此可以将其转移到方向。由于单侧纤毛束的扭矩差异，不对称的纤毛类型显示出恒定的圆形运动。
该搜索表明，形态结构直接指运动模式，提供了进一步控制生物机器人行为的可能性。例如，在医疗应用中，可以选择一个旋转机器人以延长特定位置，而线性机器人则用于大型巡航。
05潜在的组织调整：对神经细胞的影响
除了运动的自主能力外，研究的一个重要搜索是炭疽菌还可以促进神经组织修复。在实验中，研究小组通过机械划痕的手术建立了人类皮质神经元损伤的单层模型，然后系统地观察到这些机器人不仅越过了损伤区域，而且还促进了神经元的生长和运动。此外，当组合多个拟人机器以形成较大的结构时，它们也可以充当“桥梁”，这将有助于破坏连接的神经细胞。应当指出的是，大多数神经元在受伤后无法修复自己，并导致突触破裂。炭疽菌的能力为治疗神经退行性疾病（例如阿尔茨海默氏病）开辟了新的途径。
目前，研究人员仍在调整这种机制的具体原理y证据表明Cilia释放的细胞因子或生物电信号。尽管没有阐明确切的机制，但该发现为在神经再生和组织修复领域中应用生物机器人的应用提供了重要的基础。此外，这些研究仍然需要体内实验，以证明人类实际生物渠中人类动物的行为和生物相容性。
06未来的前景：从医疗到可持续建筑
Anthrobots的成功标志着未来对体内机器人的可能方向，但是这项研究也有一些缺点。当使用Ciliobrevin d验证运动依赖性时，很明显，运动是神经修复的必要条件，但是不可能研究CILIA空间的协调机制。另外，拟人动物的运动方式仍然很强烈。现有技术不仅通过调节诸如矩阵tighn之类的环境参数来直接影响小组的运动趋势ESS，仍然不可能实现对单细胞水平的准确操纵。
尽管它仍处于研究的主要阶段，但人类动物显示出了良好的应用前景。在短期内，它可用于医疗领域，例如神经生活变化，药物输送，工程工程等。
此外，Gumuskaya希望在可持续发展领域介绍“生物建筑”的概念。目前，建筑行业是全球碳释放的重要来源，生物系统的开发和存储碳的生物系统性不佳。如果可以在生物工程的帮助下设计自发和引人注目的建筑材料，则将降低传统环境建筑的影响。
07挑战和道德观点
尽管Biorobot在医疗和Eng领域表现出巨大的潜力他们还提出了一些安全和道德问题。例如，如何确保体内机器人的控制？机器人会带来潜在的健康风险吗？
人类手机机器人是一个人还是机器？ Gumuskaya认为，目前，人类动物在本质上仍然是人类细胞衍生物，并扩大了稳定形式的发生率，可以创造自然材料的人。换句话说，研究人员不会创建不存在但自然形成的青蛙胚胎。但是在伪造它们时，我们产生了完全由细胞组成的稳定的形态稳态结构。此外，拟人机器人可能没有自我动力或自我支持。
目前，研究小组探索了许多控制机制，例如“杀死开关”，该机制使用特定的分子根据需要打动机器人衰减。此外，拟人动物是人类细胞不可或缺的一部分，不参与外源基因编辑，因此它们不是理论上触发免疫拒绝反应的理论上。这种“生物相容性”是其安全性的重要优势。
08摘要
Gizem Gumuskaya的研究代表了一种全新的生物制造模型，该模型将生物学的自我修复技能与以工程目的为目的的设计相结合，NA为许多领域提供了许多领域的创新可能性，例如医学，工程和可持续发展。尽管该领域仍处于早期阶段，但随着技术的发展，生物机器人有望成为21世纪生物工程的革命性工具。
将来，随着基因编辑，合成生物学和自我修复技术的进一步发展，我们可以看到越来越多的生物系统设计用于特定活动，以真正实现“活机”在人类社会中的应用。
参考
1。Gumuskaya，G.，Srivastava，P.，Cooper，B.G.，Lesser，H.，Semegran，B.，Garnier，S.，Levin，M。（2024）。来自成人体细胞祖细胞细胞的运动生物机构自我结构。先进的科学，11（4），2303575。https：//dii.org/10.1002/advs.202303575
2。科学家从人类细胞中建立了厌食的生物机器人|塔夫特现在。 （2023年11月30日）。 https://now.tufts.edu/2023/11/11/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
3。GizemGumuskaya在人类细胞的机器人形成中 - 肖恩·卡罗尔（Sean Carroll）。 （n.d。）。于2025年2月12日从https://www.preposterousuniverse.com/podcast/2024/04/04/29/274-gizem-gumuskaya-on-bilting-wrots-wrots-wrots-from-human-cells/
4。KriegmanS，Blackiston D，Levin M，Bongard J.重新配置组织中的Kinematic自我复制。 Proc Natl Acad Sci U S A. 2021; 118（49）：E2112672118。 doi：10.1073/pnas.2112672118回到Sohu以查看更多
