藻类与光驱动的软体机器人手臂问世

荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）的研究人员开发出一种小型软体机器人手臂，其表面覆盖微藻，能够在光照下抓取并提起物体。相关成果由该校研究团队完成，第一作者为Fan Jiang，通讯作者为Marie-Eve Aubin-Tam。

两层水凝胶加微藻的结构

Aubin-Tam介绍，这一概念验证型执行器是一条绿色软质条带，由两层不同的水凝胶构成，微藻生长在其表面。条带长约2厘米、厚约1毫米。在光照条件变化时，条带可以来回弯曲。执行器的形状可以方便地调整，以实现不同的运动与功能。

研究团队利用该执行器演示了勾取并提起一个橡胶环，以及抓取一个小金属球。这类动作在水下环境中具有潜在价值，因为软体结构可以实现温和的操作。

光合作用驱动的弯曲机制

微藻通过依赖光的代谢驱动执行器。光照期间，藻类利用光能和二氧化碳进行光合作用，生成糖类作为细胞“燃料”，同时利用氮构建细胞组分。这些过程共同提高水凝胶内的pH值。

Jiang解释，两层水凝胶对pH变化的响应不同，因此溶胀程度不同，导致条带弯曲。关灯后，细胞燃料被“燃烧”并释放二氧化碳，pH随之回落。约10秒内，执行器就开始向相反方向弯曲。

除抓取外，该机器人还能复现自然界中的运动形式。其光控弯曲有望用于百叶窗或农业装置，使这些装置随光照改变形状或朝向。这些演示表明，基本的弯曲运动可进一步发展为软体机器人与仿生功能。

活体材料研究的延伸

Aubin-Tam表示，团队并非从特定应用出发，目标一直是将活体材料研究推向新水平，探索把活细胞整合进功能材料后能实现什么。她认为，微藻是类植物生物，基本可自我维持，以光为能源进行光合作用，使执行器有潜力在极少外部输入下长期运行；理论上，基于该技术的系统运行不需要很多能量。

她还提到，能够直接观察微生物的代谢活动，并看到合成材料把藻类的生物响应转化为机械运动，本身就很令人兴奋。从更长远的视角看，这类技术可能有助于构建更自主、更能响应环境变化的软体机器人系统。

来源：BioTechniques（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）