沈陽(yáng)自動(dòng)化所微納米課題組科研成果獲Advanced Biosystems封面刊載
近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所微納米機(jī)器人課題組在類生命視覺(jué)感知成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果獲國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Advanced Biosystems封面刊載。
生物經(jīng)過(guò)大自然億萬(wàn)年的進(jìn)化，擁有了許多人造機(jī)電系統(tǒng)所無(wú)法比擬的結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)勢(shì)。將生命材料或系統(tǒng)，例如生物細(xì)胞和組織，與機(jī)電裝置深度融合而形成的類生命機(jī)器人，直接利用生命體的生物功能，能夠充分復(fù)現(xiàn)生命體在感知、驅(qū)動(dòng)和智能認(rèn)知等方面的功能優(yōu)勢(shì)，是機(jī)器人研究的發(fā)展趨勢(shì)和新興研究熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外在類生命驅(qū)動(dòng)、類生命嗅覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)感知等方面已經(jīng)獲得了突破性進(jìn)展并發(fā)表在Nature、Science等國(guó)際頂級(jí)期刊，取得了巨大影響，然而在基于生命系統(tǒng)本征功能的類生命視覺(jué)感知研究上依然是個(gè)空白。
在題為Imaging with Optogenetically Engineered Living Cells as a Photodetector的研究論文中，微納米課題組科研人員在國(guó)際上首次利用光遺傳學(xué)工具實(shí)現(xiàn)了功能化細(xì)胞視覺(jué)感知成像：利用光遺傳學(xué)工具將來(lái)源于萊茵衣藻細(xì)胞的ChR2質(zhì)粒成功轉(zhuǎn)染在Hek293細(xì)胞構(gòu)建光敏細(xì)胞，并以此細(xì)胞為基礎(chǔ)建立類生命光電器件；利用單像素成像框架，構(gòu)建了類生命視覺(jué)成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)宏觀字符的高清晰成像。該工作首次搭建了類生命視覺(jué)感知成像物理樣機(jī)，并用活體生物細(xì)胞成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)宏觀目標(biāo)的高清晰成像。此外，相對(duì)目前部分光電傳感器件，類生命光電器件在光敏感動(dòng)態(tài)范圍、光強(qiáng)適應(yīng)性等方面已經(jīng)表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)。該工作不僅是在類生命機(jī)器人感知研究上新的探索和突破，也為未來(lái)在體視覺(jué)假體的發(fā)展提供了一種新的研究思路。
類生命視覺(jué)感知原理和成像系統(tǒng)示意圖(Adv. Biosys, Vol.3(8), 2019)
近年來(lái)，圍繞微納機(jī)器人與生命科學(xué)的交叉研究，沈陽(yáng)自動(dòng)化所在類生命機(jī)器人、細(xì)胞多維信息獲取、體外生物模型構(gòu)建、先進(jìn)儀器創(chuàng)成等方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)工作發(fā)表在Nature Communications，Small，ACS Applied Materials & Interfaces，Lab on a Chip，Nanoscale，Soft Robotics，IEEE Trans匯刊等國(guó)際知名期刊，研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化。沈陽(yáng)自動(dòng)化所在微納科學(xué)領(lǐng)域的研究更加深入，國(guó)內(nèi)外影響力也在穩(wěn)步提升。（機(jī)器人學(xué)研究室）
