麻省理工学院的工程师创造出模仿真实组织的人造肌肉

让机器人更具生物兼容性一直是科学家们多年来一直在努力解决的难题。到目前为止，他们主要能够制造出只在一个平面上收缩的实验室培养的肌肉纤维。这对于在单个关节处弯曲的机械臂来说效果很好，但在更复杂的动作方面却不够。相比之下，人体肌肉的多功能性要强得多，因为纤维排列成复杂的、交叉的图案。

现在，麻省理工学院的工程师们在开发机器人方面迈出了重要一步，他们用更柔软的东西取代了刚性齿轮——几乎就像真正的活体肌肉组织。换句话说，他们找到了一种培育可以向多个方向弯曲的人造肌肉的方法。

为了实现这一目标，他们发明了一种新的冲压技术，可以在软凝胶上 3D 打印出微小的刘海。实际过程很复杂，但可以简化：当肌肉细胞被接种到凝胶上时，它们会沿着这些刘海图案生长。为了验证这一概念，研究人员甚至用这种方法制作了人造虹膜。

虹膜是控制人眼瞳孔扩张的肌肉环。它由一组内层同心圆纤维和一层外层辐射纤维组成。模压凝胶复制了其中一些图案，从而产生了一个由肌肉驱动的瞳孔，可以像真瞳一样扩张和收缩。

麻省理工学院组织工程师 Ritu Raman表示： “我们相信我们已经创造了第一个由骨骼肌驱动的机器人，它可以在多个方向上产生力量。这是通过这种新的冲压方法实现的。”

当然，也有一些挑战需要克服。首先，凝胶非常脆弱。拉曼解释说，它比果冻软得多，而且由于容易撕裂，很难铸造。克服这个问题需要反复试验，但结果是值得的。

冲压技术用途广泛，研究人员只需对冲压模的刘海图案进行编程，便可“设计”出任何所需的肌肉结构。冲压模本身可使用标准桌面 3D 打印机制作。

这种灵活性开辟了广泛的可能性，有可能使研究人员能够复制一切，从心肌的旋转收缩到消化道的盘绕运动。

展望未来，该团队计划尝试除骨骼肌之外的不同布局和细胞类型。一旦机器人工程师开始将这些可编程生物组织整合到设计中，一个新的机器时代可能会出现。

拉曼设想了一个有趣的用例：“如果我们能使用软生物机器人，而不是使用水下机器人中常见的刚性致动器，我们就能导航，而且更加节能，同时还能完全生物降解，具有可持续性，这就是我们希望实现的目标。”