近日，在美國國防高級研究計劃局（DARPA）資助下，麻省理工學(xué)院的研究人員成功通過仿生樹木的營養(yǎng)及水分傳輸方式，制備出“微流體泵”，使用方糖對芯片供能，為今后制備低成本小型機(jī)器人奠定基礎(chǔ)。研究成果“Passive phloem loading and long-distance transport in a synthetic tree-on-a-chip”發(fā)表在雜志《自然-植物》上。

樹木的木質(zhì)部具有將水運送至樹木頂部的通道組織，此外，韌皮部的通道組織可以儲存糖和營養(yǎng)物質(zhì)。在樹木中，水分通過木質(zhì)部輸送至樹木內(nèi)部，然后通過半透膜的滲透作用進(jìn)入韌皮部程。然后這些水分會在韌皮部中流向樹根，并將養(yǎng)分輸送給根部。

雖然研究人員此前已經(jīng)開發(fā)出類似樹的小型傳輸系統(tǒng)，但由于沒有穩(wěn)定的供糖源，水和糖之間的滲透平衡被破壞，導(dǎo)致系統(tǒng)只能正常運行幾分鐘。

為了解決這一問題，MIT的研究人員使用帶孔塑料模擬樹木的木質(zhì)部和韌皮部通道。木質(zhì)部通道充滿水，韌皮部則包含水和糖分，兩者之間通過一個半透膜分離。一個額外的膜被放置在韌皮部的通道，膜上面放置一塊方糖，用來模擬樹葉在光合作用過程中形成的糖分。然后該芯片連接一個管路，允許系統(tǒng)從水箱吸取水。因此，該芯片可以在幾天內(nèi)按照恒定的速率自動吸取水分。該研究為開發(fā)低成本小型液壓機(jī)器人提供了很好地解決方案。

研究人員表示，該研究通過仿生，使用極低的成本實現(xiàn)了對復(fù)雜芯片的供能。在小型機(jī)器人系統(tǒng)中，從制造、集成到驅(qū)動都是很困難的，如果能夠?qū)⒈狙芯砍晒M(jìn)行封裝，可制備廉價的復(fù)雜小型機(jī)器人，這個“微流體泵”是朝這個方向邁出的一步。

論文鏈接：http://www.nature.com/articles/nplants201732