把细胞当乐高!人造“睫毛舰队”AggreBots:形状想拼啥就拼啥,游动姿势还能调档

作者: aeks | 发布时间: 2025-10-04 22:32 | 更新时间: 2025-10-04 22:32

学科分类: 控制科学与工程 材料科学与工程 生物医学工程 生物工程

“聚能机器人”:通过引导式模块化组织聚集调控纤毛机器人
“聚能机器人”:通过引导式模块化组织聚集调控纤毛机器人

正文:
👀 先放结论:以后送药进肺,可能不是吞胶囊,而是派一支“活体舰队”——由我们自己的呼吸道细胞拼成的AggreBots,形状可定制,游速可编程,关键还自带GPS级导航。

🧩 一、把细胞当积木,怎么拼?
- 研究团队把人气道上皮干细胞搓成500颗/团的“小汤圆”,官方叫CBB(CiliaBot Building Blocks)。
- 趁它们还没长出“睫毛”(纤毛)前,像拼乐高一样把2~4颗汤圆按U型底孔排好队,2小时就能黏成一根“热狗”、三角形或菱形。
- 等20天长成成熟组织,表面纤毛密度和单球体没差,但形状已经彻底改头换面。

🎯 二、形状=油门,面积=速度
- 同样1500个细胞,菱形AggreBot比圆球UniBot直线冲刺快了近50%。
- 因为表面积更大,能装下更多“螺旋桨”——纤毛。
- 但旋转速度几乎不变,等于只加“油门”不翻车。

🧬 三、给纤毛装“开关”
- 把携带CCDC39突变的PCD患者细胞也做成CBB,这些细胞的纤毛是“死螺旋桨”,不会动。
- 把“活CBB”和“死CBB”按1:1、2:1等比例混拼,就能在表面精准画出“能动区”和“摆烂区”。
- 实测覆盖比例与理论值误差<5%,边界清晰到像用PS抠图。

🛠️ 四、组合技=花式泳姿
- 全活纤毛:直线狂飙。
- 半活半死:开始画圈,转弯半径可调。
- 死纤毛占2/3:原地旋转,当活体搅拌机。
- 菱形+死纤毛放一侧:直接变成“单桨快艇”,走S形路线。

📈 五、数据党彩蛋
- 速度:菱形>三角形>杆状>圆球(2000细胞组)。
- 路径曲率κ:死纤毛越多,圈越紧。
- 线性指数λ:死纤毛越多,路线越“蛇皮”。

🚀 六、脑洞应用
1. 靶向给药:把药装进菱形AggreBots,游到肺深处再释放。
2. 活体传感器:让三角形AggreBots巡逻气道,遇到炎症就减速报警。
3. 可降解微手术刀:在纤毛“摆烂区”装药物,到病灶后让活区加速,像锯子一样局部切割。

🍬 一句话总结
以后看病,医生可能开的是“活体舰队”而不是药片——毕竟,谁不想拥有一支听自己指挥的细胞海军呢?

(论文指路:Science Advances 2025, DOI: 10.1126/sciadv.adx4176)

DOI: 10.1126/sciadv.adx4176

标签: AggreBots 模块化聚集 纤毛生物机器人 组织工程 运动控制