體外培養人體組織，用機器人骨架更方便

醫療相關影視作品總能看到器官移植手術，利用人體修復力，某些組織就能再生。除了這方式，有些人體組織也可體外培養再移植，不過還在起步階段。

體外組織培養發展受限原因之一就是相容性。靜態環境培育組織與人體相容並不容易，即便可靠鉸鏈等結構輔助，通常也只能某個方向拉伸或彎曲組織。

牛津大學和機器人公司 Devanthro 研究人員想出一個方案：如果想培育肌腱或肌肉可移動和彎曲的組織，最好盡可能準確重建自然生長環境，如做出類似人體的環境。研究刊登於 Nature Portfolio 期刊《Communications Engineering》。研究人員採用 Devanthro 工程師設計的開源機器人骨架，選擇肩關節為培養組織部位，並為安裝到身上據需要彎曲的組織客製生長環境，稱為生物反應器。

Devanthro 一開始設計的人形手臂，包括一個簡化的球窩關節和 9 個肌肉執行器，改動調整後 MSK（肌肉骨骼）肩部比原始模型更接近人體肩部解剖結構。研究人員將人類細胞播種於毛髮狀細絲，並在腔室注入促進生長的營養液，細胞經過一段時間生長後，還需在仿製的人體肩部每天訓練 30 分鐘。

一段時間後，與靜態環境培育的組織相比，仿人骨架培育的組織有最快細胞增殖。即便施力度不同，但細胞顯示出高度拉長。使用 MSK 仿人機器人透過在柔性生物反應器室培養細胞支援肌腱組織工程可行，生物反應器可在仿人機器人手臂執行機械刺激。

雖然研究潛力究竟如何還有待觀察，但從目前表現看，能克服目前生物反應器系統的局限。如生產組織修復肩袖肌腱撕裂，或引起撕裂等常見肩部問題的肌腱炎，也是成人肩部疼痛的最常見原因。通常醫生會縫合斷裂肌腱重新接到骨骼上，但約 40% 病例會因組織癒合不良失敗。如果使用類人機器人刺激生長組織移植物，可能癒合會更成功。

類似方法還能擴展到其他肌腱（即針對身體不同位置）甚至其他組織（骨骼、韌帶、肌肉等）。除了組織工程應用，類人生物反應器系統也有可能成為先進體外培養模型，測試細胞、藥物和生物材料等。研究人員還認為，這些類人機器人可根據患者生理機能製造，這樣就能個人化培養組織。

儘管仿人生物反應器有優勢，但研究目的並不是打算取代現有平台或方案，而是填補尚未解決的臨床轉化途徑的空白。