研究人員已經開發出一種新型的人造肌肉，它完全由天然蛋白質製成。對環境變化的反應使得這種肌肉能夠按需彎曲，這可能使它在植入物、假肢或機器人方面發揮作用。儘管人造肌肉是一項非常有前景的技術，但大多數時候它們仍有點過於人工化，通常由塑料、尼龍、橡膠、蠟質碳納米管和類似材料製成。
這可能使它們對機器人來說沒有問題，但天然蛋白質可以使它們更適合在人體內使用。
在這項新研究中，弗萊堡大學的研究人員創造了完全“基於生物”的人工肌肉。它們是由彈性蛋白製成，彈性蛋白是一種天然蛋白質，能使皮膚和血管等組織具有彈性。從這個出發點出發，該團隊製作了兩種蛋白質的變體，對不同的刺激–溫度和酸度的波動做出反應。然後，這些蛋白質被分層組合起來以創造出一種肌肉，它在應對一種刺激時向一個方向彎曲，而在應用另一種刺激時則向另一個方向彎曲。
最終的結果是一個由亞硫酸鈉驅動的人造肌肉，由於振蕩的化學反應，它可以有節奏地移動。這個過程可以通過將溫度設置為20°C來啟動，然後pH值平衡的變化將使肌肉循環地來回收縮。該循環可以通過改變溫度再次關閉。由於這使得肌肉通過改變其結構而變得相當可編程，因此它們的運動可以被設定在一個特定的方向以響應某種刺激。
除了在軟體機器人或假肢方面的潛在應用外，該團隊表示這種新型人造肌肉具有生物相容性，因此它可以跟特定組織相匹配並在體內用於植入或重建醫學。
這項研究的論文通訊作者Stefan Schiller博士說道：“由於它來自天然存在的蛋白質彈性蛋白並由我們通過生物技術手段生產，我們的材料以高可持續性為標誌，這也跟技術應用有關。未來，這種材料可以進一步發展以應對其他刺激如環境中的鹽濃度，並消耗其他能量來源如來自生物質的蘋果酸。”