通過器械進入人體完成微創(chuàng)外科手術是外科手術史上的里程碑。但要想更好地模擬外科醫(yī)生的雙手，手術器械需要更加柔軟和靈活�，F(xiàn)有的柔性機器人雖然可在一定程度上模擬人類的肢體，但遠遠無法媲美生物肌肉的復雜功能。如何仿制生物肌肉的功能，一直是科學家追求的目標。最近，哈佛大學韋斯生物啟發(fā)工程研究所利用活的心肌細胞制作出一條人造（魚工）魚，推動了人造生物肌肉的仿生進程，其成果登上了《科學》雜志封面。

不同于既往靠機械驅動的機器魚，人造（魚工）魚“魚鰭”的運動是由真正的肌肉細胞所產生，更接近于生物肌肉的狀態(tài)。研究人員利用硅膠制作柔性“魚身”，黃金構建儲能“骨架”，并在“魚鰭”上按一定方式排列可自發(fā)跳動的老鼠心肌細胞作為驅動。這些心肌細胞經過光敏感基因的特殊修飾，能對特定波長的藍光刺激作出響應并收縮，從而控制這條（魚工）魚柔軟地上下擺動“魚鰭”向前游動。此外，通過改變外在光的頻率來加速或減緩肌細胞的收縮率，造成兩邊擺動的速率差異，還可實現(xiàn)左右轉彎的功能。

自然界的生物經過幾十億年的進化，擁有迄今任何人工機械都無法比擬的、極其精細且有序的結構和復雜的功能。科學家一直嘗試從自然生物機能中探究它們古老的進化過程，將其轉化為可為人類服務的現(xiàn)代科技。此前，科學家從章魚和海星等動物身上獲取靈感制作的柔性機器人可以在一定程度上模擬人體肢體運動，但大部分采用電活性聚合物、記憶合金或液壓等方式進行驅動，不能高效率、高精度地模擬復雜生物肌肉運動。

近年來，隨著生物學與工程學的不斷發(fā)展融合，通過將活體細胞、生物傳感及生物驅動的方法置入機器人的設計中，高度仿真的“生物肌肉”已幾近實現(xiàn)。這條人造（魚工）魚的研制，成功將生物工程融入機械設計，并實現(xiàn)了智能控制，具有重大意義。近期哈佛大學的另一項成果是利用碳納米管作為電極，在電刺激的驅動下，多層排列肌肉細胞組成的肌束，能進行有規(guī)律的收縮運動，同樣達到模擬生物肌肉的效果。

目前微創(chuàng)外科中使用的各種腔鏡器械，哪怕是最先進的達·芬奇手術機器人，其進行手術操作的器件也是通過人工或機械控制，靈活程度遠遠不及外科醫(yī)生的雙手。如能將人造生物肌肉融入器械設計中，并通過外界的指令，精確做出反饋動作，醫(yī)生便可借此完成更加精密復雜的手術。今年，倫敦大學的機器人專家、工程師及外科醫(yī)生組成的研究團隊首次利用“柔性”手術機器人在人體內進行微創(chuàng)手術操作實驗，其機器人操作臂模擬章魚柔軟的觸須，可以在手術區(qū)域中靈活穿過狹小的間隙，同時避開一些重要血管或器官，完成復雜的手術操作。未來，隨著生物肌肉技術的進一步成熟，手術操作的效率、準確度及可控性將進一步提升，給人類帶來更大的福祉。（朱鎧）