美國麻省理工學院和賓夕法尼亞(ya) 大學的科學家通過基因改造，設計出了能在激光脈衝(chong) 照射下收縮的肌肉細胞。這種光敏組織可被用於(yu) 構建關(guan) 節型仿生機器人，使其在移動時也能具備和人類一樣的力量和靈活性。相關(guan) 研究論文發表在《芯片實驗室》雜誌上。

研究人員基於(yu) 骨骼肌進行了實驗，因為(wei) 其比心肌或平滑肌都要強勁有力，在人類跑步、走路或進行其他物理運動時會(hui) 被用到。自然情況下，神經元會(hui) 發射電子脈衝(chong) 以刺激肌肉，從(cong) 而引發肌肉收縮。在實驗室中，科學家通常會(hui) 使用帶有微弱電流的電極作為(wei) 肌肉纖維的刺激源。這種技術雖然有效，但很笨重，而且電極所需的電力也會(hui) 使機器人陷入缺電的困境。

不同的是，這次科研人員改用短波激光脈衝(chong) 來作為(wei) 外界刺激源，希望骨骼肌細胞也能在激光的刺激下發生抽動。研究人員首先對成肌細胞進行了基因改造，使其能夠表達出光激蛋白。隨後將成肌細胞融進了較長的肌肉纖維，並用20毫秒的藍光脈衝(chong) 對其進行照射。結果顯示，當大量的激光束照射在纖維束上時，所有的纖維都發生了收縮。

另外，他們(men) 還將肌纖維和水凝膠互相混合，形成了三維的肌肉組織，並利用激光對這些組織進行刺激測試。研究人員發現，三維肌肉也會(hui) 按同樣的方式進行彎曲和收縮，因此利用小型的微機械芯片對肌肉組織的力量進行了測量。這種芯片內(nei) 包含多個(ge) “井”，每個(ge) 裏麵都放置了兩(liang) 幅容易彎曲的紙片。他們(men) 把肌肉條粘著在每個(ge) 紙片上，隨後用激光刺激它們(men) 。當肌肉收縮時，其也將帶動紙片向內(nei) 彎曲；由於(yu) 每張紙片的硬度已知，他們(men) 能通過其彎曲的角度計算出肌肉的力量大小。

研究人員表示，這是首個(ge) 借助光照成功刺激骨骼肌收縮的研究，為(wei) 控製肌肉提供了新的“無線”方式。這種技術也可為(wei) 製造高度靈活的仿生機器人奠定基礎，其可在1毫米範圍內(nei) 提供10度的自由度，在醫療設備、藥物篩選、導航和移動係統等方麵能得到廣泛應用。相關(guan) 裝置還可作為(wei) 肌肉訓練中心，以增強肌肉組織的力度和韌度，這對因臥床不起缺乏鍛煉而導致肌肉張力下降的病患而言絕對是個(ge) 福音。