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近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)研究室微納米課題組在類生命機(jī)器人感知領(lǐng)域取得最新成果，提出用細(xì)胞機(jī)械特性來表征光遺傳學(xué)工程化細(xì)胞的光響應(yīng)特征，為建立基于活體細(xì)胞的生命本征感知器件奠定了基礎(chǔ)。國際學(xué)術(shù)期刊Nanoscale 以outside front cover的形式刊載該研究。

億萬年的進(jìn)化讓生物系統(tǒng)具備了人工系統(tǒng)所無法比擬的優(yōu)勢，在人工系統(tǒng)上復(fù)現(xiàn)生命系統(tǒng)的優(yōu)勢能夠極大地提高傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)的特性，這也成為現(xiàn)代機(jī)器人發(fā)展的前沿方向。課題組將生物光遺傳學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合，將可表達(dá)出具有高速光敏特性視蛋白的基因轉(zhuǎn)入目標(biāo)細(xì)胞，使目標(biāo)細(xì)胞成為光敏生物單元，進(jìn)而將該工程化細(xì)胞與微納機(jī)電系統(tǒng)相融合，構(gòu)建全新的類生命感知器件，期望全面復(fù)現(xiàn)光敏蛋白所具備的本征生物感知特性。這種類生命設(shè)計(jì)的其中一個(gè)關(guān)鍵問題在于如何檢測細(xì)胞的光響應(yīng)特性，該問題的常規(guī)處理方法包括電生理學(xué)或化學(xué)成像等方法，然而上述方法存在過程復(fù)雜或?qū)?xì)胞存在損傷等缺陷。

課題組提出了一種新的細(xì)胞光響應(yīng)特性表征方法，利用光輸入導(dǎo)致細(xì)胞機(jī)械形變這一物理現(xiàn)象，將超精密檢測與單細(xì)胞工程結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞光響應(yīng)特性的快速表征。相對(duì)于傳統(tǒng)的檢測方法，該方法具有更高的通用性和更簡單的操作過程，為類生命感知器件的實(shí)用化提供了可行的技術(shù)支撐。

近年來，微納米課題組基于生命系統(tǒng)與機(jī)電系統(tǒng)相融合的類生命機(jī)器人研究理念，圍繞類生命感知、類生命驅(qū)動(dòng)和類生命智能開展相關(guān)研究。本次封面刊發(fā)的研究成果展現(xiàn)了機(jī)器人感知系統(tǒng)由非生命介質(zhì)向生命體介質(zhì)轉(zhuǎn)變的可能性和先進(jìn)性，向著全面建立類生命機(jī)器人系統(tǒng)堅(jiān)實(shí)邁進(jìn)。課題組該領(lǐng)域的前期成果先后發(fā)表在Nature Communications，Small，ACS Nanoscale，Applied Materials & Interfaces，Lab on a Chip，IEEE Trans匯刊等國際期刊，研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化，為未來取得更好的成果奠定了工作基礎(chǔ)。

該研究得到國家自然科學(xué)基金委、中科院、機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。

文章來源： 沈陽自動(dòng)化研究所