卡內基梅隆大學的最新工程方法正在利用人類肺細胞創造所謂的「設計師」生物機器人，這些被稱為 AggreBots 的微型生物機器，未來或將能在體內游走，提供治療或機械干預，前提是能夠完全控制它們的運動模式。生物機器人是微觀的人造生物機械，具備自主運動及編程行為的能力。傳統上，研究人員一直依賴肌肉纖維來驅動這些微型機器，使其能夠像真實的肌肉一樣收縮和放鬆。然而，研究人員發現了一個有前景的替代方案，即纖毛，這種納米級的毛狀結構可以在身體內移動液體，或者幫助某些水生生物，如變形蟲或梭子蟹，游泳。控制纖毛驅動的生物機器人（CiliaBots）的確切形狀和結構一直是一個重大挑戰。
卡內基梅隆大學的 Ren 實驗室開發了一種新穎的模塊化組裝策略來製作 CiliaBots。通過在空間上聚集由肺幹細胞工程化的組織球體，研究人員能夠創建具有可定制運動能力的 AggreBots。這種方法允許在組織表面引入攜帶遺傳突變的球體，這些突變使特定的纖毛區域失去運動能力。生物醫學工程博士生 Dhruv Bhattaram 將這種方法比喻為在划船時從特定位置移除槳。他解釋道：「我們正在推進一種替代的生物機器人組織驅動方法。」通過融合不同的球體成為不同的形狀，連同包括非功能性球體，研究人員首次能夠精確控制組織表面纖毛推進器的位置和數量，從而指導 CiliaBot 的行為。這一進展為未來的研究奠定了基礎，將為生物技術的發展帶來實質性的成果。
Victoria Webster-Wood，機械工程副教授，補充道，「AggreBots 的方法為這類生物機器人和生物混合機器人增加了一個新的設計維度。能夠模塊化地結合不同的有纖毛和無纖毛元素，將使未來的研究人員能夠創造具有特定工程運動模式的生物機器人。由於 AggreBots 完全由生物材料製成，它們自然具備生物降解性和生物相容性，這可能使其在未來能直接應用於醫學環境中。」
這一平台將惠及廣泛的用戶群體，包括生物機器人社區、臨床醫生以及研究纖毛相關疾病的醫學研究人員，如原發性纖毛運動障礙和囊性纖維化中的濃稠粘液。此外，CiliaBots 可以由患者自身細胞製作，這為個性化治療提供了潛力，且不會引發免疫排斥反應。生物醫學工程副教授 Xi (Charlie) Ren 強調，「運動能力至關重要，因為人體是一個複雜的環境。細胞輸送治療劑具有巨大的潛力，但如果沒有適當的推進機制，細胞可能會輕易卡住。我們已經鋪設了一條路徑，讓人們可以控制 CiliaBot 的運動能力。從幫助我們理解環境危害對健康的影響到促進體內治療的輸送，CiliaBots 擁有廣泛的潛在用途，能參與其演變的過程令人興奮。」
AggreBots 代表了生物混合機器人領域的一個重大進展，結合了模塊化設計、生物降解材料和運動能力的精確控制，為研究、個性化醫療和未來的治療應用開辟了新的可能性。該研究已發表於《科學進展》期刊。
