晶元上種樹可以製造出糖動力機器人

科學家喜歡把東西放在晶元上。 只是在2016年，媒體已經報道了一個晶元上的肺，一個晶元上的胎盤，一個晶元上的腎臟和一個晶元上的心臟 。 現在，一個麻省理工學院的研究人員團隊已經走出了人體晶元的領域，把一個整個樹放在一個晶元上。 這種發展可以改善微型機器人的液壓系統，甚至允許他們使用簡單的咖啡方糖來提供能量。

晶元上的生物學建模元素允許科學家運行實驗，測試治療和進行觀察。 麻省理工學院的新晶元允許研究人員模仿樹木內的天然泵。 該設備能夠在沒有任何電源或機械部件的情況下在實驗室中自行移動流體好幾天。

具體來說，晶元模擬樹中被稱為木質部的組織填充通道，這個結構負責將水吸入樹中，以及稱為韌皮部的其他通道，其中儲存糖和營養物。在樹內，水沿著木質部向上行進，然後通過滲透過程通過半透膜被吸入韌皮部。然後，這寫水通過韌皮部過濾後，給根部帶來營養。

雖然研究人員已經開發了這樣的迷你樹狀系統，但他們總是在幾分鐘內停止抽水。這是因為沒有穩定的糖源，例如由樹葉產生的糖，水和保持滲透的糖之間的精細平衡被破壞。

「甜蜜」的解決方案

為了解決這個問題，麻省理工學院的研究人員通過塑料滑片模擬木質部和韌皮部通道。木質部通道充滿水，而韌皮部通道含有水和糖。通道由半透膜分離。將額外的膜置於韌皮部通道上，並將方糖置於其上，來模擬在光合作用期間由樹的葉子製成的糖。然後將晶元連接到允許系統從水罐中吸水的管子上。

果然，晶元可以連續幾天自行以恆定速率輸出到燒杯中。

雖然模仿樹上的一個晶元似乎是一個有趣的思想實驗，這個項目的實際動力是一種尋找一種方法來開發液壓系統的小型機器人以負擔得起的方式。

麻省理工學院機械工程系教授兼副教授Anette Hosoi說：「這項工作的目標是廉價但不簡單的，就像人們看到的那樣。 「很容易在樹中添加另一片樹葉或木質部通道。在小型機器人中，一切都很困難，從製造到集成，到致動，如果我們能夠製造能夠實現廉價複雜性的構件，那將是多麼令人興奮的一個小小進步。

「如果我們設計出的機器人可以靠一塊咖啡方糖提供動力，這是多麼不可思議呀，」Hosoi說。

美國國防預防研究計劃署（DARPA）部分資助的一份詳細的工作文件已發表在自然植物雜誌上。

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