今天,当你因严重受(shòu)伤、年老或(huò)像肌(jī)萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)和多发性硬(yìng)化(huà)症(MS)等(děng)疾病(bìng)而无(wú)法移(yí)动时,肌肉萎缩往往(wǎng)是不可避免的(de)。然(rán)而,哈佛大学的(de)研究人员(yuán)在软(ruǎn)体机(jī)器人中看到了(le)希望(wàng),有朝一日可(kě)以为无法自己动手的(de)病人拉伸(shēn)和收缩肌(jī)肉。
哈佛大学(xué)的工程师们在小(xiǎo)鼠身上测试了(le)一种(zhǒng)新的机械刺激系统,成功地防止或协助它(tā)们从(cóng)肌(jī)肉萎缩(suō)中恢复(fù)。该团队(duì)将 "软体机器人装置 "植(zhí)入(rù)小鼠的后肢,并(bìng)将(jiāng)其固定在一个类似石膏的围(wéi)栏中约两周时间。虽然对照组未经(jīng)处(chù)理的(de)肌肉如预期的那(nà)样萎缩,但主(zhǔ)动(dòng)刺激的肌肉(ròu)显示出(chū)退化的减少(shǎo)。研究人员认为(wéi),他们的系统最终可以导致植入物帮(bāng)助人类(lèi)实现萎(wěi)缩。
它的前(qián)景来自于其诱导小(xiǎo)的机(jī)械性肌肉拉伤的能(néng)力,它反映了运动中的自然刺激。此外,在保持萎缩的同时(shí),该设备并没有导致任何(hé)严重的组织炎症或损害。"论文的高级作者、哈(hā)佛大(dà)学怀斯学院工程系的(de)大卫-穆尼博士(shì)说:"有(yǒu)一个很(hěn)好的机会,独特的软体(tǐ)机(jī)器人(rén)方法及其对肌(jī)肉组织的(de)独特影响可以开辟疾病或损伤的机械(xiè)治疗途径。
这种抗萎缩系(xì)统被称(chēng)为MAGENTA("机械(xiè)活性凝胶-弹性体-镍钛(tài)合金组织粘合剂 "的简称),包括一(yī)个由(yóu)镍(niè)钛(tài)合金制成的工程弹簧,这(zhè)是一种形状(zhuàng)记(jì)忆合(hé)金(SMA),加热后可以快速启动。研究人员用一个有线(xiàn)的(de)微处(chù)理器单(dān)元控(kòng)制弹簧,该单元确定肌肉收缩和拉伸的(de)频(pín)率和持续时间。
该系(xì)统还包括一个(gè)形成(chéng)设备主体的弹(dàn)性体矩阵,为加(jiā)热的SMA提供绝(jué)缘(yuán)。此外,一(yī)层 "坚(jiān)韧的粘合剂(jì) "使MAGENTA与肌肉的自然运动轴保持一致,同时将刺激传到肌肉组织深处。
"第一作者、Wyss技(jì)术开发研究员Sungmin Nam博士说:"虽(suī)然未经处(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(míng)显(xiǎn)消瘦,但主动受(shòu)刺激的肌肉显示出(chū)肌肉消瘦的(de)减少,""我们的(de)方法还可以促进在(zài)三周固定(dìng)期间已经损失(shī)的肌肉质量的恢复(fù),并(bìng)诱导激活已知引起(qǐ)蛋白(bái)质合成和(hé)肌肉(ròu)生长的主(zhǔ)要(yào)生物化学机械传(chuán)导途径。
该(gāi)团队还试验了一个无线版本(běn),使用激光而不是(shì)电线来驱动SMA弹簧。虽然这种方法由于脂(zhī)肪组织(zhī)吸(xī)收了(le)部分激光(guāng)而显示出效果下(xià)降,但研究人(rén)员认为这种方法仍然具(jù)有潜力(lì),值得进一步研究。