今天,当(dāng)你(nǐ)因严重受伤(shāng)、年老或像肌(jī)萎(wěi)缩性(xìng)脊髓(suǐ)侧索硬化(huà)症(ALS)和多(duō)发性硬化症(MS)等疾病而无(wú)法(fǎ)移(yí)动时,肌肉萎缩往往是不可(kě)避免的。然而,哈佛大学(xué)的研究人员(yuán)在(zài)软(ruǎn)体(tǐ)机器人中看到了希望,有朝一日可以为无法自己动手的病人(rén)拉伸和收缩肌肉。
哈佛大学(xué)的工程师们(men)在小(xiǎo)鼠身上测试了一(yī)种新的(de)机械(xiè)刺(cì)激系统(tǒng),成功(gōng)地防止(zhǐ)或协助它们从肌肉萎缩中恢复。该团队将(jiāng) "软(ruǎn)体机(jī)器人(rén)装(zhuāng)置(zhì) "植入(rù)小鼠的后肢,并将(jiāng)其固定在一个类似石膏(gāo)的围栏中约两周时间。虽(suī)然(rán)对照组未经处(chù)理的肌肉如(rú)预期的那样萎缩(suō),但主动刺激的肌(jī)肉显(xiǎn)示出(chū)退化的减少。研究人员认为,他(tā)们的系统最终可以导致植入物帮助人类实(shí)现萎缩。
它(tā)的前景来自于其诱导小的机械性肌肉拉(lā)伤的能力,它(tā)反映了运(yùn)动中的自然(rán)刺(cì)激。此外,在保持萎缩的同时,该设备并没有(yǒu)导致(zhì)任何(hé)严(yán)重(chóng)的组织炎症(zhèng)或损害。"论(lùn)文的高(gāo)级作者、哈佛大学怀斯学院工程系(xì)的大卫-穆(mù)尼博(bó)士说(shuō):"有一个很好的机会,独特的软(ruǎn)体机(jī)器人方法(fǎ)及其对肌肉组织的(de)独特影(yǐng)响可以(yǐ)开(kāi)辟疾病或损伤的(de)机(jī)械(xiè)治疗途径。
这种抗萎缩(suō)系统被称(chēng)为MAGENTA("机械(xiè)活性(xìng)凝胶-弹性体-镍钛合(hé)金组织(zhī)粘合(hé)剂(jì) "的简称(chēng)),包括一个由(yóu)镍钛合金制成的工程弹簧,这(zhè)是(shì)一种形(xíng)状记忆(yì)合(hé)金(SMA),加热后可以快速启动。研究人员用一个有线的微(wēi)处(chù)理(lǐ)器单元控制弹簧(huáng),该(gāi)单元确定肌肉收缩和拉伸的频率和持(chí)续时(shí)间(jiān)。
该系统还包括一个形成设备(bèi)主体的弹性(xìng)体矩阵,为加热(rè)的(de)SMA提供绝(jué)缘。此外,一层 "坚韧(rèn)的粘合剂(jì) "使MAGENTA与(yǔ)肌肉的(de)自(zì)然运(yùn)动(dòng)轴保持(chí)一致(zhì),同时将刺激传到肌肉(ròu)组织深(shēn)处。
"第一作者、Wyss技(jì)术开发研究(jiū)员Sungmin Nam博士(shì)说:"虽然未经处理的肌肉和用该设备处理但未受刺(cì)激的肌肉在此(cǐ)期间明显消瘦,但主动受刺激的肌(jī)肉显示出肌(jī)肉消瘦的减少,""我们的方法(fǎ)还可以促(cù)进在三周固定期(qī)间已(yǐ)经(jīng)损失的肌(jī)肉质量的恢复,并诱导激活已知引起蛋白质(zhì)合成和肌肉生长的主要生物化(huà)学机械传导途(tú)径。
该团(tuán)队还试验了一个无线版本,使用激光而不是电(diàn)线来(lái)驱动SMA弹簧。虽然这种方法由于(yú)脂肪组织吸收了(le)部分激光(guāng)而显示出效果下降,但研究(jiū)人员认为这种方(fāng)法仍然具(jù)有潜力,值得进一步(bù)研究。