3月22日，2025浦江創(chuàng)新論壇-前沿與交叉創(chuàng)新專題論壇生物混合機器人專場在華東師范大學(xué)舉行。這是浦江創(chuàng)新論壇首次聚焦“多學(xué)科交叉驅(qū)動生物混合機器人技術(shù)突破--從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的跨越”主題。

在會議主題報告環(huán)節(jié)，與會專家學(xué)者圍繞細(xì)胞機器人、動物機器人、羽翼式飛行機器人、類彈簧游泳機器人等生物混合機器人范式，以及人工肌肉、微納米機器人控制、片上腦機接口、感驅(qū)一體化設(shè)計等相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)展開介紹，并從驅(qū)動技術(shù)、感知系統(tǒng)設(shè)計、微生物控制、新材料等方向展望發(fā)展趨勢。

圓桌討論中，專家討論認(rèn)為，作為典型的前沿交叉領(lǐng)域，生物混合機器人突破傳統(tǒng)仿生學(xué)框架，通過有機整合生物組織、柔性材料與智能算法，在環(huán)境適應(yīng)性、能量轉(zhuǎn)化效率及類生命行為表達(dá)等方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。

上海市科學(xué)技術(shù)委員會副主任屈煒

上海市科學(xué)技術(shù)委員會副主任屈煒在會議上表示，上海正加快開展未來產(chǎn)業(yè)全鏈條布局，圍繞細(xì)分賽道出臺相關(guān)培育方案。多學(xué)科跨界交叉研究為科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新不斷帶來變革性突破和全新發(fā)展機遇。生物混合機器人是生命科學(xué)、工程學(xué)、材料科學(xué)、計算機科學(xué)等多學(xué)科深度交叉的前沿領(lǐng)域典型代表，可以充分發(fā)揮生物系統(tǒng)和軟硬件的互補優(yōu)勢。

華東師范大學(xué)副校長施國躍表示，華東師大將持續(xù)關(guān)注生物混合機器人技術(shù)的發(fā)展，為這一領(lǐng)域的前沿探索和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用貢獻(xiàn)力量。

生物混合機器人（biohybrid robots）是生物與非生物的融合，其中生物材料組件和非生物材料組件分別承擔(dān)結(jié)構(gòu)、執(zhí)行器、傳感器和控制器等功能，有望在腫瘤治療、搜索救援以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

“哪些場景是必須使用（Must have）生物混合機器人，而非nice to have（現(xiàn)有技術(shù)的一個優(yōu)化或替代）？”復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系青年研究員崔繼齋在圓桌討論中提問。

天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授王漢杰。周澤洋 圖

天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授王漢杰舉例稱，腸道中大量生物標(biāo)志物的半衰期都非常短，很快就消失掉了，所以必須原位檢測。利用生物混合機器的理念，把整個核酸檢測儀器（PCR儀）做成智能化細(xì)胞傳感器，可以實現(xiàn)在腸道內(nèi)進(jìn)行原位檢測。

上海交通大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究院/癌基因與相關(guān)基因國家重點實驗室研究員劉盡堯表示，目前，治療性納米顆粒的利用度極低，到達(dá)靶向位置的量非常少。但是活細(xì)胞機器人可以到達(dá)靶向位置，并且能夠持續(xù)不斷地原位合成。

在會議上，華東師范大學(xué)教授葉海峰介紹，他所在的實驗室開發(fā)了一系列光控基因表達(dá)系統(tǒng)工具，比如通過特定波長的紅光可以控制胰島素的釋放。通過與信息工程技術(shù)交叉，可以實現(xiàn)通過手機APP超遠(yuǎn)程控制移植在小鼠體內(nèi)的光響應(yīng)的工程化細(xì)胞去釋放胰島素，實現(xiàn)超遠(yuǎn)程控制降血糖。該實驗室目前正在研發(fā)以微生物為底盤的益生菌藥物，以及基因治療載體藥物，希望推動活體藥物向更智能方向發(fā)展。

崔繼齋青年研究員分享了“微納機器人的變形控制”。他的研究興趣起源于1966年的科幻電影——《奇異的旅程》：一群科學(xué)家乘坐潛水艇，經(jīng)過射線的照射后變得非常小，可以在人體血管和組織中穿行。這群科學(xué)家乘坐潛水艇進(jìn)入人體大腦，經(jīng)歷了一場冒險。

崔繼齋所在的實驗室利用微納折紙技術(shù)和剪紙技術(shù)，構(gòu)建出微納機器人，并基于光波、磁力或溫度變化來驅(qū)動機器人，最終實現(xiàn)復(fù)雜生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

上海交通大學(xué)微納電子學(xué)系副教授劉清坤所在的實驗室基于集成電路賦能的智能微納米機器人技術(shù)，制成只有半毫米大小的機械臂，可以對微米尺度的細(xì)胞團進(jìn)行抓取，有望應(yīng)用于病理采樣等領(lǐng)域。

浙江大學(xué)教授鄭能干介紹了利用感知運動的神經(jīng)機制來調(diào)控昆蟲、大鼠和果蠅幼蟲運動行為的研究進(jìn)展。

天津大學(xué)教授李曉紅介紹了片上腦機接口系統(tǒng)。她表示，美國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家與計算機科學(xué)家希拉里·懷特哈爾·普特南（Hilary Whitehall Putnam）1981年在一本書里面提出設(shè)想，將人的大腦取出來，放在一個充滿營養(yǎng)液的缸中，用電極和大腦的神經(jīng)末梢連接，再與外部計算機進(jìn)行連接。那么，計算機可以向這個“缸中之腦”輸入視覺、聽覺、嗅覺等感覺信息，讓“缸中之腦”覺得還活在這個世界上，還能夠在陽光下進(jìn)行散步等。而片上腦機接口就是將體外培養(yǎng)的大腦和電極芯片耦合，形成一個片上腦，然后通過編解碼技術(shù)和刺激、反饋系統(tǒng)，與外界進(jìn)行信息交互。李曉紅教授表示，片上腦系統(tǒng)的核心是干細(xì)胞形成的類腦器官，可以開發(fā)片上腦的再生潛力，也為腦損傷修復(fù)提供了新研究策略。此外，它形成了成熟的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有智能的基石，可以開發(fā)它的智能。