作者设计 DNA 分子而制成离合器（clutch）。该离合器会响应另一个用化学修改进行过序列设计的（sequence-designed）DNA 组成的信号分子。它将会把由该发动机（motor）产生的力传递到膜。当离合器接合时，分子机器人能表现出连续性的形体变化。在机器人被光照射时，会触发信号分子的释放，离合器也就脱离接合（disengaged）了，因此，形体改变的行为就会有效地终止。

此外，研究团队还展示了相反的过程，即通过输入信号而产生形体变化。

这些研究结果表明，机器人组件能一致地集成到一个功能系统中。我们期待该研究将为构建更复具杂性和功能性的可控运动分子系统（molecular systems with controllable motility）提供一个平台。

图 1：类变形虫（amoeba-like）分子机器人的设计和显微图像

图 2：未激活和激活机器人的连续性形体变化分析

图 3：个体机器人转换形体改变

图 4：机器人操作半径标准差

三、在人形机器人上进行组织移植物生长的探索

本期焦点（Focus）文章《在人形机器人上进行组织移植物生长：会是再生医学的未来战略吗？（Growing tissue grafts on humanoid robots: A future strategy in regenerative medicine?）》讲述了人形机器人在再生医学中的重要战略意义。

我们知道，过去十年中，人形机器人取得了巨大进步。其应用前景比较广阔，从医学到太空探索。尤其是，带有骨骼肌肉的人形机器人（比如，Kenshiro 和 Eccerobot）能以更安全、自然的方式与人类互动。这类机器人旨在尽可能复制人类骨骼肌肉系统（骨头-筋腱-肌肉）的解剖细节。

东京大学开发的 Kenshiro

因此，我们也毫不奇怪这类机器人也为科学和医学领域提供了新的契机。在这篇文章中，作者认为，在组织移植中，这类机器人或能帮上忙。

在老年人口中，骨骼肌肉组织失调或者损伤，越来越成为健康、经济和社会问题。通常，组织失灵会带来疼痛，也会导致行动不便。因此，一种有前途的修复策略就是工程再造组织移植物。

组织工程学的发展得益于生物反应器系统，该系统可以控制维持活体细胞以及组织得以体外存活的环境条件。不过，打造功能性的组织移植物，需要更先进的生物反应器。当前的生物反应器的问题是，无法模拟细胞所需的真实力学环境，因此无法打造用于临床的组织移植物。

成功研发出肌肉骨骼组织（体内体外）的关键就是力学模拟。较之静态条件，现有文献表明，体外力学模拟可以尽可能密切模仿有机体内的组织体验。但是，到目前为止，肌肉骨骼组织工程学中的生物反应器还相对原始。主要不足在于没办法模拟身体体验到的力学负荷（mechanical loadings）。为了能生产出可用于临床的相关移植物，未来的生物反应器需要满足以下几个条件：

首先，通过结合张力、提供多方压力，扭力以及剪应力，提供多向应力；

其次，根据解剖位置，调节负载状态适应每个个体组织；

最后，能够打造出类似天然身体部分的组织结构；

在这一语境下，人形肌肉骨骼机器人就变得很相关了。通过模仿人类骨骼结构以及不同活动中的身体运动，这类机器人能够帮助我们克服当前生物反应器的局限性。

设计一个带骨骼肌肉的人形机器人需要思考这几个问题。机器人如何与环境互动？如何驱动人形——生物反应器（humanoid-bioreactor）？如何感知力量并加以控制？

在医学、科学和工程学领域，人形——生物反应器系统会有无数应用机遇，特别可被用于：

构造更适用于临床的肌肉骨骼组织移植物，特别是，通过匹配机器人形态学、力学与病患需求，实现定制化组织移植；

(责任编辑：本港台直播)