今(jīn)天(tiān),当你因严重受伤、年老或像肌萎缩(suō)性(xìng)脊髓(suǐ)侧索硬化症(zhèng)(ALS)和(hé)多发性硬化症(MS)等疾病而无(wú)法移动时,肌肉萎缩往往是不(bú)可避免的。然而(ér),哈佛大学的研究人员在软体机器人中看(kàn)到(dào)了希望,有朝一日可以为(wéi)无法自己(jǐ)动手(shǒu)的(de)病人(rén)拉伸和收缩肌肉。
哈(hā)佛大学(xué)的工程师们在小鼠身上测(cè)试了一种新的(de)机械刺激(jī)系统,成(chéng)功地防止或协助它们从肌(jī)肉萎缩中恢复。该团队将(jiāng) "软体机(jī)器人装置 "植入小鼠的后肢,并将(jiāng)其固定在(zài)一个类似石膏的围栏中约两周时间(jiān)。虽然对照(zhào)组未经处理的肌肉如预期(qī)的(de)那(nà)样萎缩,但主动刺激的肌肉(ròu)显示出(chū)退化的减少(shǎo)。研究人(rén)员认为,他们(men)的系统(tǒng)最终可以导(dǎo)致植入物帮助人类实现(xiàn)萎缩。
它的前景来自于(yú)其诱导(dǎo)小(xiǎo)的机械性肌肉(ròu)拉伤的能力(lì),它反(fǎn)映了(le)运动中的(de)自然刺激。此外,在保持萎缩的同时,该设(shè)备并没(méi)有导致任(rèn)何(hé)严(yán)重的组织炎症或损(sǔn)害。"论文的高级作者、哈佛(fó)大学怀斯学院工(gōng)程系的大卫-穆尼博(bó)士(shì)说:"有一个(gè)很好的机会,独特(tè)的软体机器人方法及其对肌肉组织(zhī)的独(dú)特影响可以开辟疾病或损伤的机械(xiè)治疗途(tú)径。
这种抗(kàng)萎缩系统(tǒng)被称(chēng)为MAGENTA("机械活性(xìng)凝(níng)胶-弹性(xìng)体-镍(niè)钛合金组织粘合(hé)剂(jì) "的简称(chēng)),包括一个由(yóu)镍(niè)钛(tài)合金(jīn)制成的工程(chéng)弹簧,这是一种形(xíng)状(zhuàng)记忆合金(SMA),加热(rè)后可以快速启动。研(yán)究人员用(yòng)一个有线的微处理器单元控(kòng)制弹簧,该(gāi)单元(yuán)确(què)定(dìng)肌肉收缩和拉伸的频率和持(chí)续时间。
该(gāi)系统还包括一个形成(chéng)设(shè)备(bèi)主体的弹性(xìng)体矩(jǔ)阵,为加热(rè)的SMA提(tí)供绝缘。此(cǐ)外,一层 "坚(jiān)韧(rèn)的粘(zhān)合(hé)剂 "使MAGENTA与肌肉的自然运动轴保持(chí)一致,同时将刺(cì)激传到肌肉组织(zhī)深处。
"第一(yī)作者、Wyss技术开发研(yán)究员Sungmin Nam博士说:"虽然未经处理的肌肉(ròu)和用该设备处理但未(wèi)受刺激的肌肉在此期间明显消(xiāo)瘦,但主动受刺激的肌肉显示(shì)出肌肉消瘦的减少(shǎo),""我们的方法还可以促(cù)进在三周固定期间已(yǐ)经损(sǔn)失的肌肉质量的恢复,并诱导激活已知(zhī)引起蛋白(bái)质合成和肌肉生长的(de)主要(yào)生(shēng)物化学机械传导途径(jìng)。
该团队还试验了一个无线版本,使用激光而(ér)不是电线来驱动SMA弹簧。虽(suī)然这(zhè)种方法由于脂肪组织吸(xī)收了部分激(jī)光而显(xiǎn)示出效果下(xià)降,但研究人员认为这(zhè)种方法(fǎ)仍然具(jù)有潜力(lì),值得进一步(bù)研究。