多学科交叉，浦江创新论坛首次聚焦生物混合机器人

3月22日，2025浦江创新论坛-前沿与交叉创新专题论坛生物混合机器人专场在华东师范大学举行。这是浦江创新论坛首次聚焦“多学科交叉驱动生物混合机器人技术突破--从实验室到产业化的跨越”主题。

在会议主题报告环节，与会专家学者围绕细胞机器人、动物机器人、羽翼式飞行机器人、类弹簧游泳机器人等生物混合机器人范式，以及人工肌肉、微纳米机器人控制、片上脑机接口、感驱一体化设计等相关领域关键技术展开介绍，并从驱动技术、感知系统设计、微生物控制、新材料等方向展望发展趋势。

圆桌讨论中，专家讨论认为，作为典型的前沿交叉领域，生物混合机器人突破传统仿生学框架，通过有机整合生物组织、柔性材料与智能算法，在环境适应性、能量转化效率及类生命行为表达等方面展现出独特优势。

上海市科学技术委员会副主任屈炜

上海市科学技术委员会副主任屈炜在会议上表示，上海正加快开展未来产业全链条布局，围绕细分赛道出台相关培育方案。多学科跨界交叉研究为科技与产业创新不断带来变革性突破和全新发展机遇。生物混合机器人是生命科学、工程学、材料科学、计算机科学等多学科深度交叉的前沿领域典型代表，可以充分发挥生物系统和软硬件的互补优势。

华东师范大学副校长施国跃表示，华东师大将持续关注生物混合机器人技术的发展，为这一领域的前沿探索和产业化应用贡献力量。

生物混合机器人（biohybrid robots）是生物与非生物的融合，其中生物材料组件和非生物材料组件分别承担结构、执行器、传感器和控制器等功能，有望在肿瘤治疗、搜索救援以及环境监测等领域进行应用。

“哪些场景是必须使用（Must have）生物混合机器人，而非nice to have（现有技术的一个优化或替代）？”复旦大学材料科学系青年研究员崔继斋在圆桌讨论中提问。

天津大学生命科学学院教授王汉杰。周泽洋 图

天津大学生命科学学院教授王汉杰举例称，肠道中大量生物标志物的半衰期都非常短，很快就消失掉了，所以必须原位检测。利用生物混合机器的理念，把整个核酸检测仪器（PCR仪）做成智能化细胞传感器，可以实现在肠道内进行原位检测。

上海交通大学分子医学研究院/癌基因与相关基因国家重点实验室研究员刘尽尧表示，目前，治疗性纳米颗粒的利用度极低，到达靶向位置的量非常少。但是活细胞机器人可以到达靶向位置，并且能够持续不断地原位合成。

在会议上，华东师范大学教授叶海峰介绍，他所在的实验室开发了一系列光控基因表达系统工具，比如通过特定波长的红光可以控制胰岛素的释放。通过与信息工程技术交叉，可以实现通过手机APP超远程控制移植在小鼠体内的光响应的工程化细胞去释放胰岛素，实现超远程控制降血糖。该实验室目前正在研发以微生物为底盘的益生菌药物，以及基因治疗载体药物，希望推动活体药物向更智能方向发展。

崔继斋青年研究员分享了“微纳机器人的变形控制”。他的研究兴趣起源于1966年的科幻电影——《奇异的旅程》：一群科学家乘坐潜水艇，经过射线的照射后变得非常小，可以在人体血管和组织中穿行。这群科学家乘坐潜水艇进入人体大脑，经历了一场冒险。

崔继斋所在的实验室利用微纳折纸技术和剪纸技术，构建出微纳机器人，并基于光波、磁力或温度变化来驱动机器人，最终实现复杂生物医学应用。

上海交通大学微纳电子学系副教授刘清坤所在的实验室基于集成电路赋能的智能微纳米机器人技术，制成只有半毫米大小的机械臂，可以对微米尺度的细胞团进行抓取，有望应用于病理采样等领域。

浙江大学教授郑能干介绍了利用感知运动的神经机制来调控昆虫、大鼠和果蝇幼虫运动行为的研究进展。

天津大学教授李晓红介绍了片上脑机接口系统。她表示，美国哲学家、数学家与计算机科学家希拉里·怀特哈尔·普特南（Hilary Whitehall Putnam）1981年在一本书里面提出设想，将人的大脑取出来，放在一个充满营养液的缸中，用电极和大脑的神经末梢连接，再与外部计算机进行连接。那么，计算机可以向这个“缸中之脑”输入视觉、听觉、嗅觉等感觉信息，让“缸中之脑”觉得还活在这个世界上，还能够在阳光下进行散步等。而片上脑机接口就是将体外培养的大脑和电极芯片耦合，形成一个片上脑，然后通过编解码技术和刺激、反馈系统，与外界进行信息交互。李晓红教授表示，片上脑系统的核心是干细胞形成的类脑器官，可以开发片上脑的再生潜力，也为脑损伤修复提供了新研究策略。此外，它形成了成熟的神经网络，有智能的基石，可以开发它的智能。