聽過「半獸人」、「半魚人」,可你聽過「半機器人」嗎?

盡管半人半機器的「半機器人」目前只存在于電影中,但近年來,很多腦機研究都在向著電子與身體融合的方向發(fā)展,而且取得了不小的進步。

腦機接口新「膠水」問世,人機融合「半機器人」新突破

放心,科學家設計這些「半機器人」們不是為了讓他們滿地跑的。將電子設備與人體相連,可以更好地監(jiān)視腫瘤或替換受損的組織、實現(xiàn)腦機通信等。

但是,這是一個巨大的挑戰(zhàn)。因為傳統(tǒng)的微電子材料,例如硅,金,不銹鋼和銥,在植入人體時會造成創(chuàng)傷,留下疤痕。對于肌肉或大腦組織中的應用,需要傳遞電信號以使其正常運行,但是疤痕會影響電信號的傳遞。

生物聚合物涂層,將成為腦機接口的新「膠水

近日,在美國化學學會發(fā)布了他們的最新研究——可用于人機融合的新涂層。

「我們試圖將剛性的無機微電極與大腦連接起來,但是大腦是由有機的,充滿鹽分的物質(zhì)構成的,」負責這項研究的馬丁博士說。

「這種方法運行時總會出問題,因此我們要尋找一種更好的方法?!?/p>

特拉華大學的研究人員馬丁表示,他們最近開始研究有機電子材料,比如用于非生物的共軛聚合物,并且發(fā)現(xiàn)了一種化學性質(zhì)穩(wěn)定的材料,可以作為防靜電涂層。

腦機接口新「膠水」問世,人機融合「半機器人」新突破

經(jīng)過測試,研究人員發(fā)現(xiàn)這種聚合物具有連接硬件和人體組織所必需的性能。這些共軛聚合物具有電活性,但它們也具有離子活性。

反離子給它們所需的電荷,所以當它們運行時,電子和離子都在移動。這種聚合物被稱為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)或PEDOT,這種聚合物可以將醫(yī)用植入物的阻抗降低2 – 3個數(shù)量級,顯著改善其性能,從而提高了患者體內(nèi)電子設備的信號質(zhì)量和電池壽命。

馬丁已經(jīng)確定了如何使聚合物安全地涂在表面,在PEDOT上放置不同的官能團。只要在乙烯二氧噻吩(EDOT)單體上加入羧酸、醛或馬來酰亞胺取代物,就可以制造多種功能的聚合物。

PEDOT薄膜:隨意控制多巴胺,為你制造更多快樂

馬來酰亞胺的功能特別強大,可以通過化學取代反應來制造特定功能的聚合物和生物聚合物。

將未取代的單體與馬來酰亞胺取代的單體混合,可以得到一種具有多種功能的材料,該研究團隊表示,目前可以在這些材料上附著肽、抗體或DNA。

只要說出你最喜歡的生物分子,原則上你就可以制作出含有任何你可能感興趣的生物功能基團的PEDOT薄膜。

最近,馬丁的小組制作了一種PEDOT膜,它附著了一種針對血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的抗體。血管內(nèi)皮生長因子刺激血管損傷后的生長,腫瘤劫持這種蛋白質(zhì)以增加其血液供應。

該團隊開發(fā)的聚合物可以作為傳感器檢測VEGF的過表達,從而在疾病發(fā)生的早期階段檢測到,只要你大開腦洞就會發(fā)現(xiàn),這種PEDOT膜幾乎無所不能。

想象一下,如果將神經(jīng)遞質(zhì)放在這種聚合物上,就可以幫助治療大腦或神經(jīng)系統(tǒng)疾病。到目前為止,該團隊已經(jīng)制造了一種與多巴胺結(jié)合的聚合物,以及多巴胺功能化的EDOT單體變體,以后人體對多巴胺的控制可能更容易了,而多巴胺是很多快樂的源泉。

腦機接口新「膠水」問世,人機融合「半機器人」新突破

馬丁說,這些生物合成的聚合物,將來很可能將人工智能與人類大腦結(jié)合起來。

如果能夠定制這些材料在表面的沉積方式,然后將它們放入活體組織中,那很多生物活動都能被控制,人類將走向人機融合的新紀元。

要說人機融合,就不得不說下馬斯克的Neuralink。

Neuralink即將把腦機接口植入人體內(nèi)

前不久,馬斯克也宣稱Neuralink的腦機接口馬上要開始人體測試。

Neuralink成立于2016年,是馬斯克的神經(jīng)技術公司,正在開發(fā)旨在直接與人腦交互的植入物。

腦機接口新「膠水」問世,人機融合「半機器人」新突破

馬斯克稱,Neuralink的腦機芯片除了用于解決大腦的疾病外,還可以用于恢復視力、聽力和四肢運動。

該腦機接口設備將被直接植入顱骨中,以使電極線能夠與大腦的某些區(qū)域相接,從而可以與人腦的各個部分進行交互。

馬斯克說:「從原則上講,它可以修復大腦有問題的任何東西」。

腦機接口新「膠水」問世,人機融合「半機器人」新突破

這不是馬斯克第一次說要實現(xiàn)腦機融合了。

但腦機接口只是馬斯克希望Neuralink能實現(xiàn)的一小步。從長遠來看,他希望開發(fā)一種可以實現(xiàn)人類與AI之間「共生」的設備。

未來,只要植入一片薄膜,就能修復受損的大腦皮層,也可以通過意念讓智能音箱播放音樂或控制空調(diào)溫度,無需再使用遙控器。

PEDOT生物涂層、Neuralink的腦機接口等技術,將引導我們進入這樣的未來。

參考鏈接:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200817104315.htm

‘Cyborg’ technology just took a step closer to reality

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