據科技日報10月15日報道，韓國蔚山科學技術院研究團隊研發出一種可在“柔軟靈活”和“堅硬有力”狀態之間自由切換的新型人造肌肉。這種創新型肌肉可舉起相當于自身重量四千倍的物體，其能量輸出遠超人類肌肉。

這一成果有望推動軟體機器人、可穿戴設備和醫療輔助技術的發展。相關論文發表于新一期《先進功能材料》雜志。

革命性的人

這種“可變剛度”人造肌肉采用雙重交聯聚合物網絡結構。其中，化學鍵（共價鍵）賦予材料結構強度，通過熱刺激形成或斷裂物理鍵，使材料能在不同條件下改變剛度。

實驗顯示，這種僅重1.25克的微型人造肌肉，在剛性狀態下可舉起5千克重物，相當于約4000倍的自身重量。而在柔性狀態下，伸展率可達原始長度的12倍。在收縮過程中，其應變率達到86.4%，超過人類肌肉（約40%）的兩倍。同時，其單位體積功率密度高達1150千焦/立方米，是人類肌肉的30倍。

可應用在哪些領域？

團隊還在這種材料中加入了經表面處理的磁性微粒，使其能在外部磁場控制下實現精確運動。團隊表示，這種復合材料兼具“柔軟”與“強硬”兩種特性，為研制更靈活的軟體機器人、可穿戴設備以及直觀的人機交互系統打開了新大門。

“人造肌肉”可以植入人體嗎？

事實上，這一直是近年“人造肌肉”科研的重要方向。目前獲得一些進展。例如，南京大學官網2024年11月發布消息指出，南京大學化學化工學院李承輝教授課題組聯合南京醫科大學附屬兒童醫院鄭朋飛教授團隊，從天然肌肉的結構中汲取靈感，成功開發了一種柔軟且超強韌的多功能人工肌肉。

在大鼠VML模型中，該人工肌肉被植入后，其出色的彈性和柔軟性使得材料能夠與殘余肌肉一起靈活運動，而不會因為傳統手術縫合和石膏固定而導致肌肉萎縮或關節功能障礙。

該人工肌肉展現出了極高的生物相容性，通過活/死染色和CCK-8細胞活力測試，證實該材料對肌細胞無毒性，且細胞活力與對照組相比沒有顯著差異，表明材料不會對肌細胞造成不良影響。

在與C2C12肌細胞共培養7天后，通過肌鈣蛋白重鏈（MHC）染色顯示，在該人工肌肉上培養的肌細胞形成了沿材料拉伸方向排列的肌管，這表明材料能夠促進肌細胞的生長和分化，有助于肌肉組織的再生。

這項研究成果可用于大體積肌肉缺失（VML）治療和假肢驅動，為后續支架材料的發展和人工肌肉的臨床應用提供了一種新方向。