牛津大學團隊采用先進機器人技術，推動「人造肌腱」實際應用( 二 ) _健康小知識

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圖.肌腱組織的分層結構

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圖.肌腱組織中的信號傳導方式
傳統生物反應器由大多由步進電機進行驅動，且造價昂貴（25,000美元~50,000美元）。
雖然一些技術人員通過改進來小幅降低了其成本，但還是無法解決其單自由度輸出的問題，造成其應用場合受限的問題。
在肌腱組織工程中，除了上訴所提到傳統生物反應器輸出性能單一，無法準確模擬人體肌肉的真實工況，肌腱組織還面臨不同解剖位置具備不同的肌腱的力學響應的問題。
因此人造肌腱的設計需要多種激勵源來模擬人體肌肉，從而來對人造的肌腱來進行設計，為其落地提供實驗指導。

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圖.傳統單自由度肌腱測試生物反應器
▍類人骨骼機器人
類人骨骼機器人因為具備和人具有相似的身體比例、骨骼結構、肌肉組織結構和關節結構，其設計之初常用于用于車輛的碰撞測試、生物醫學假肢適用性研究等應用。
因此，研究團隊利用類人骨骼機器人被提出作為新型生物反應器，從而可以很好模擬人體肌肉的多種激勵，以更好協助研究人員設計人造肌腱。

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圖.適用于肌腱組織工程的先進機器人技術
那這種新型生物反應器具體是怎么樣的呢？
【牛津大學團隊采用先進機器人技術，推動「人造肌腱」實際應用】據研究人員描述，類人骨骼機器人使用驅動器模塊來模仿人類神經肌肉組織。機器人所采用的驅動器模塊包括三大部分：一是可以產生張力的無刷直流電機，二是用來模仿肌腱單元的人造肌絲，以及相當于人體神經系統的傳感器集成模塊。
該傳感器集成模塊可以對人造肌腱的張力、壓力、肌肉長度，溫度等參數進行傳感，可以說這種類人骨骼機器人可以很好模仿人體的真實工況。
由于這種先進的機器人技術可以為人造肌腱提供多種激勵，研究人員表示已經當前將這項技術已被應用于豬的平滑肌組織當中，以初步驗證人造肌腱的可行性。

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圖.組織工程中的生物混合軟體機器人驅動器
當前，與生物結合的軟體機器人技術主要用于開發具有仿生學和柔順性的軟體機器人。諸如肌腱組織工程的復雜應用環境里，可以通過采用先進機器人技術來設計相關應用并使其成功落地。
同時，由于當前的軟體機器人技術可以有多種激勵源，如溫度熱驅動、氣體驅動和液壓以及光驅動，大大拓展了軟體機器人應用場合。
同時，由于自身特性軟體機器人主要由水凝膠、橡膠和人體肌肉骨骼組織等軟體物質構成。因此，這些材料用來搭建肌腱組織十分合適，其自身的軟體材料不但可以模擬人體肌腱，而且它們而且還能輸出多自由度運動，可以說軟體機器人中使用的幾種技術與當代肌腱組織工程實踐相吻合。
▍未來展望
“越來越多的研究團隊表示可以將先進的機器人技術與活細胞和組織一起用于生物工程和組織工程應用。我們現在處于一個激動人心的階段，我們可以探索將這些技術融入組織工程的各種可能性。 ”牛津大學研究人員PierreAlexisMouthuy表示。
但這項新的肌腱工程需要還面臨許多挑戰。