今天,当你因严重受伤(shāng)、年老或像(xiàng)肌萎(wěi)缩性脊(jǐ)髓侧索硬化症(ALS)和多(duō)发性硬化(huà)症(MS)等疾病而无法移(yí)动时,肌肉萎缩往往是不可避免的(de)。然而,哈佛大学的研究人员在软(ruǎn)体机器人中看到了希望,有朝(cháo)一日可以(yǐ)为无法自己动手的病(bìng)人拉伸和(hé)收(shōu)缩肌肉。
哈佛大学(xué)的(de)工程师(shī)们在小(xiǎo)鼠身(shēn)上测试了一种新(xīn)的机械刺激系(xì)统,成功(gōng)地(dì)防止或(huò)协(xié)助它们从肌肉萎(wěi)缩中恢复。该团(tuán)队(duì)将 "软体机器(qì)人装(zhuāng)置 "植入小鼠(shǔ)的后肢,并将其(qí)固定在一个类似石膏的围栏中约(yuē)两(liǎng)周时间。虽(suī)然对(duì)照组(zǔ)未经处理(lǐ)的肌肉(ròu)如预期的那样萎缩,但主动刺激的肌(jī)肉显示出退化的减少。研究人员认为,他们(men)的系统最(zuì)终可以导致植入物帮(bāng)助人类实(shí)现萎(wěi)缩。
它的前景来自于其(qí)诱(yòu)导小的机械性肌肉(ròu)拉伤的能力,它反映(yìng)了运(yùn)动中的自然刺激。此外,在(zài)保持(chí)萎(wěi)缩(suō)的(de)同时,该设备并没(méi)有导(dǎo)致任何严重(chóng)的组织炎(yán)症或损(sǔn)害。"论文的高级作者、哈佛大学怀斯(sī)学院工程系的(de)大(dà)卫-穆尼博士说:"有一个很好的(de)机会,独特的软体机(jī)器人方法及其对肌(jī)肉组织(zhī)的独特影(yǐng)响可以开辟疾病(bìng)或损伤的机械(xiè)治疗途径。
这种抗萎缩系统被称(chēng)为MAGENTA("机械(xiè)活(huó)性凝胶-弹性体-镍钛合金组织粘合剂 "的简称),包括一个由镍钛合金(jīn)制(zhì)成(chéng)的(de)工程(chéng)弹簧,这是一种形状记忆合金(SMA),加热(rè)后可以快速启动。研究人员用一个有线的微处理器单元控制弹簧(huáng),该单元确定肌肉收缩(suō)和拉伸的频率和持续时间。
该系统还包括一个形成(chéng)设备主(zhǔ)体的弹性体矩(jǔ)阵(zhèn),为加热的SMA提供绝缘。此外,一层 "坚韧的(de)粘合剂 "使MAGENTA与肌肉的(de)自然运动(dòng)轴保持(chí)一致,同时将(jiāng)刺激传(chuán)到肌肉组织深(shēn)处。
"第一作(zuò)者、Wyss技术开发研究员Sungmin Nam博士(shì)说:"虽然未(wèi)经处(chù)理的肌肉和用该设备处理但未受刺激的肌肉在此期间明显消瘦,但主动受刺激的肌肉显(xiǎn)示出(chū)肌肉消(xiāo)瘦的减(jiǎn)少(shǎo),""我们的(de)方法还可以(yǐ)促进在三周固定期间已经(jīng)损(sǔn)失的肌肉质量的恢(huī)复,并诱导激活已(yǐ)知(zhī)引起蛋白质合(hé)成和肌肉生长的(de)主(zhǔ)要生物(wù)化学机械传导途径。
该团队还试验了一个(gè)无(wú)线版本(běn),使用激光而不是电线来驱动SMA弹簧。虽然这(zhè)种方法(fǎ)由于脂肪组织吸收了部(bù)分激(jī)光(guāng)而显示出效(xiào)果下降,但(dàn)研究人(rén)员认(rèn)为这种(zhǒng)方法仍然具有(yǒu)潜力(lì),值得进一步(bù)研究。