今天,当你因严(yán)重受(shòu)伤、年老或像肌(jī)萎缩性脊髓(suǐ)侧索硬化症(ALS)和多发性硬(yìng)化(huà)症(MS)等疾病而无法移动时,肌肉(ròu)萎(wěi)缩往(wǎng)往是不可避(bì)免的。然而,哈佛大学的研究人员在软体机(jī)器(qì)人中(zhōng)看到了希望,有(yǒu)朝一日可以为无(wú)法自己动手的病人拉伸和(hé)收缩肌肉。
哈佛大学(xué)的工程(chéng)师们(men)在小鼠身上测试了一种新的机(jī)械刺激系统,成功地防止或协助(zhù)它们从(cóng)肌(jī)肉萎缩中恢(huī)复。该团队(duì)将(jiāng) "软体机(jī)器人装置 "植入(rù)小(xiǎo)鼠的后肢,并将其固定(dìng)在一个(gè)类似石膏的(de)围栏中约(yuē)两周时间。虽然对照组未经处理的(de)肌肉如(rú)预期的那样萎缩,但主动刺激的肌肉显示出退(tuì)化的减(jiǎn)少。研(yán)究人员认为,他们(men)的系统最终可以(yǐ)导(dǎo)致植(zhí)入物帮助人类(lèi)实现萎缩。
它的前(qián)景来自于其诱导小的机(jī)械性肌肉拉(lā)伤的能力(lì),它反映了运动中的自然刺激。此外,在保持萎缩(suō)的同时,该(gāi)设备并没有导致任(rèn)何严重的组织炎(yán)症(zhèng)或损害。"论文的高级作者、哈佛大学怀斯学院工程系的大卫-穆尼(ní)博士说:"有(yǒu)一个很好的机会,独特(tè)的软体机器人方法及其对(duì)肌肉组织的独特(tè)影响可以(yǐ)开辟疾病或损伤的机(jī)械治疗(liáo)途径(jìng)。
这(zhè)种抗萎缩系统被称(chēng)为MAGENTA("机械(xiè)活性凝胶-弹(dàn)性体-镍钛(tài)合金组织粘合剂 "的简(jiǎn)称),包括一(yī)个由镍钛合金制成的工程弹簧(huáng),这是一种形状记忆(yì)合金(SMA),加热后可以快速启动。研究人员用一个有线的微处理器单元控制弹簧,该单元确定肌肉收缩和拉伸的频率和持续时(shí)间。
该系统还(hái)包括一个形成(chéng)设备主(zhǔ)体的弹(dàn)性体矩阵,为(wéi)加热的(de)SMA提供(gòng)绝缘。此外,一层(céng) "坚韧的粘合剂 "使MAGENTA与肌肉的自然运动轴(zhóu)保持一致,同时将刺(cì)激传到肌肉组织(zhī)深处。
"第一作(zuò)者、Wyss技术(shù)开发研究员(yuán)Sungmin Nam博士说:"虽然未经处理的(de)肌肉和用(yòng)该设备(bèi)处理但未受刺激的肌肉在(zài)此(cǐ)期间明显消瘦(shòu),但(dàn)主动(dòng)受刺激(jī)的肌肉显示出(chū)肌肉消瘦的减少,""我们的方法还可以促进在三(sān)周固定期间已经损失(shī)的肌(jī)肉(ròu)质量的恢复,并(bìng)诱导激活已知引起蛋(dàn)白质合成(chéng)和肌肉(ròu)生长的主要生物化学机械传导(dǎo)途径。
该团(tuán)队还试验了一个无(wú)线版本,使用激光而不(bú)是电线来驱动(dòng)SMA弹簧。虽然这种方(fāng)法(fǎ)由于脂(zhī)肪组织吸收(shōu)了部分激光而显示出效果下(xià)降,但研(yán)究人(rén)员认为这(zhè)种方法仍然具有潜力(lì),值得(dé)进一步(bù)研究。