当葡萄糖和氧气参与生化反应时 肌肉的运动由能量释放

由聚合物制成的人造肌肉现在可以通过来自葡萄糖和氧气的能量提供动力，就像生物肌肉一样。这种进步可能是植入人造肌肉或由周围生物分子驱动的自主微机器人的途径上的一步。瑞典林雪平大学的研究人员在“ 高级材料 ”杂志上发表了他们的研究成果。

当葡萄糖和氧气参与生化反应时，肌肉的运动由能量释放。以类似的方式，制造的致动器可以将能量转换为运动，但是在这种情况下的能量来自其他来源，例如电力。瑞典林雪平大学的科学家们希望开发出更像生物肌肉的人造肌肉。他们现在已经证明了使用由我们身体使用的相同葡萄糖和氧气驱动的人造肌肉的原理。

研究人员使用了一种电活性聚合物聚吡咯，它可以在电流通过时改变体积。被称为“聚合物致动器”的人造肌肉由三层组成：两层电活性聚合物之间的薄膜层。该设计已在该领域中使用多年。当膜一侧的材料获得正电荷并且离子被排出，导致其收缩时，它起作用。同时，另一侧的材料获得负电荷并插入离子，这导致材料膨胀。体积的变化导致致动器在一个方向上弯曲，就像肌肉收缩一样。

在人造肌肉中引起运动的电子通常来自外部源，例如电池。但电池有几个明显的缺点：它们通常很重，需要定期充电。该研究背后的科学家决定使用生物电极背后的技术，这种技术可以借助酶将化学能转化为电能。他们使用天然存在的酶，将它们整合到聚合物中。

“这些酶以与体内相同的方式转化葡萄糖和氧气，产生在电活性聚合物制成的人造肌肉中运动所需的电子。不需要电压源：只需将执行器浸入其中即可“葡萄糖在水中的解决方案”，林雪平大学物理，化学和生物学系的传感器和执行器系统高级讲师Edwin Jager说。他与名誉教授Anthony Turner一起领导了这项研究。

就像在生物肌肉中一样，葡萄糖直接转化为人造肌肉中的运动。

“当我们在执行器的两侧完全整合酶时，它实际上移动得很好，这真是太棒了，”研究小组成员Jose Martinez说。

研究人员的下一步将是控制酶中的生化反应，使得运动可以在许多循环中可逆。他们已经证明这个动作是可逆的，但他们不得不用一个小技巧来做到这一点。现在他们想要创建一个更接近生物肌肉的系统。研究人员还希望使用其他执行器作为“纺织肌肉 ” 来测试这一概念，并将其应用于微机器人。

“葡萄糖可以在身体的所有器官中使用，并且它是一种有用的物质。但是可以切换到其他酶，这将使致动器能够用于例如用于湖泊环境监测的自主微型机器人我们在这里所取得的进步使得能够利用自然环境中的物质为能量驱动执行器，“Edwin Jager说。