活體機器人科技突破 有望革新醫療與災害救援

商傳媒｜康語柔／綜合外電報導

科學家正積極開發結合生物體與合成工具的「活體生物混合微型機器人」（LBMs），其獨特的自適應與自我修復能力，預計將為醫療與災害應變領域帶來顛覆性變革。相較於傳統機器人面臨動力、導航及混亂環境下應用受限等挑戰，LBMs 透過利用細菌、藻類、免疫細胞、精子細胞及昆蟲等自然生物作為「引擎」，展現出在複雜環境中移動、感知、適應甚至自我修復的潛力。

這些微型機器人利用生物行為中內在的「具身智慧」（embodied intelligence），能有效解決傳統微型機器人需外部供電及在多變地形中易故障的問題。例如，細菌可在僅 4 微米寬的微血管中穿梭，部分細菌每秒游動距離可達其體長的百倍，像大腸桿菌能產生約 0.5 微微牛頓的推力，而趨磁螺菌屬（Magnetospirillum）更可達 4 微微牛頓。微藻則具備游動、攜帶物質的能力，並可透過光合作用產生氧氣。

在醫療應用上，LBMs 展現出精準藥物遞送的巨大潛力。它們可將藥物準確運送至胃部、血管、肺部、關節或泌尿道等特定區域，減少全身用藥的副作用。例如，抗酸藻類或免疫細胞機器人有望將藥物送達腫瘤，甚至有些系統在動物模型中已成功穿越血腦屏障。以精子為基礎的機器人則可能在生殖系統中協助藥物遞送或受精。這些創新應用有望治療癌症、感染、不孕症、中風和肺部疾病。

此外，活體機器人在環境保護與災害救援方面也具備價值。例如，藻類和輪蟲（rotifer）組成的系統可用於清除污染水中的重金屬、微塑膠或病毒。配備感測器的生化昆蟲（cyborg insects），如背負無線電子背包的甲蟲，已成功在障礙物中沿指定路徑移動，成功率達 94%。這些生化昆蟲或 LBMs 群體，可在狹小空間內進行搜救、環境監測，協助追蹤污染、水質或有毒物質洩漏。

儘管前景看好，LBMs 仍面臨諸多挑戰與倫理考量。例如，活體組件的壽命有限、潛在的基因突變或行為不可預測性、以及對溫度與酸鹼值等環境因素的敏感性。在醫學應用中，患者免疫系統可能將細菌機器人視為感染而發動攻擊，而基因改造生物在 LBMs 中的使用也引發監管與倫理爭議。目前研究人員正測試「隱形」策略，如將機器人包裹在患者自身紅血球膜內以避免免疫反應。此外，透過電子設備引導活體動物也引發動物福利相關的倫理問題。

相關研究成果已發表於《International Journal of Extreme Manufacturing》，預示著機器人技術可能從純粹的合成材料，轉變為與生物學結合的合作模式，打造出在生物體內移動更佳、更能適應環境並減少外部能源依賴的未來機器。