近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所微納米課題組在類生命機(jī)器人領(lǐng)域取得的最新成果，以Simultaneous Measurement of Multiple Mechanical Properties of Single Cells Using AFM by Indentation and Vibration為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上。

類生命機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域的前沿方向，是將生命體與傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)融合，形成的一種新的類型機(jī)器人系統(tǒng)。類生命機(jī)器人具備生命體與傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)的各自優(yōu)點(diǎn)，如生物體的高能量轉(zhuǎn)換效率、本質(zhì)安全性，以及機(jī)電系統(tǒng)的高強(qiáng)度、高重復(fù)性等特點(diǎn)，有望解決制約機(jī)器人發(fā)展的能源供給、驅(qū)動(dòng)控制、作業(yè)靈活性等問題，吸引了全球眾多科學(xué)家的研究興趣。盡管經(jīng)過不斷發(fā)展，類生命機(jī)器人已取得一定成果，但由于缺乏對(duì)驅(qū)動(dòng)細(xì)胞的多維機(jī)械特性同步檢測技術(shù)和理論研究，類生命機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)力學(xué)匹配等問題依然是當(dāng)前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述問題，沈陽自動(dòng)化所微納米課題組提出了一種基于受迫振動(dòng)理論的單細(xì)胞多維機(jī)械特性同步獲取技術(shù)。采用振動(dòng)基底與原子力顯微鏡相結(jié)合的方法，分別獲取基底與細(xì)胞受迫振動(dòng)的動(dòng)態(tài)曲線。根據(jù)受迫振動(dòng)理論對(duì)動(dòng)態(tài)單細(xì)胞進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力學(xué)建模，從而根據(jù)所測得的動(dòng)態(tài)曲線辨識(shí)理論模型中的未知參數(shù)，獲得單細(xì)胞的多維機(jī)械特性。

由于原子力顯微鏡具有對(duì)生物樣本無損檢測的特性，同時(shí)采用基于受迫振動(dòng)理論的測量方法，可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞的粘性、彈性、質(zhì)量多維機(jī)械特性的原位無損同步獲取，為以細(xì)胞為驅(qū)動(dòng)單元的類生命機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)匹配及控制方法研究奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

沈陽自動(dòng)化所微納米課題組專注于納米技術(shù)、生物技術(shù)與機(jī)電系統(tǒng)的融合，期望利用新的物理和生物原理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人感知、驅(qū)動(dòng)和控制性能的提升。課題組先后在Small、ACSAppliedMaterials&Interfaces、LabonaChip、Nanoscale、IEEETrans等期刊上發(fā)表論文。課題組研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化，為未來取得更好的成果奠定了基礎(chǔ)。