央廣網(wǎng)天津12月16日消息（記者張強(qiáng)）近日，2023世界智能制造大會在南京開幕。會上正式發(fā)布了“2023世界智能制造十大科技進(jìn)展”和“2023中國智能制造十大科技進(jìn)展”。由南開大學(xué)、南開大學(xué)深圳研究院、天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)的“活體細(xì)胞精準(zhǔn)操作機(jī)器人技術(shù)及系統(tǒng)”入選“2023中國智能制造十大科技進(jìn)展”。該項(xiàng)目旨在利用機(jī)器人代替人工實(shí)現(xiàn)自動化活體細(xì)胞操作，對解決農(nóng)業(yè)育種“卡脖子”問題具有重要意義，目前已在生物醫(yī)藥、腦科學(xué)研究等14家單位開展了示范應(yīng)用。

會議現(xiàn)場（央廣網(wǎng)發(fā) 南開大學(xué)供圖）

細(xì)胞是生命的基本單元，活體細(xì)胞操作對生物醫(yī)藥的發(fā)展、農(nóng)業(yè)育種關(guān)鍵核心問題的解決都具有重要意義，且需求增長迅猛。然而，活體細(xì)胞有生命，操作成功率低、操作后成活率低、后續(xù)發(fā)育率低，這對機(jī)器人技術(shù)提出了極大挑戰(zhàn)。面向生命科學(xué)發(fā)展對活體細(xì)胞操作的迫切需求，南開大學(xué)趙新教授團(tuán)隊(duì)展開科研攻關(guān)，研發(fā)基于最小力的精準(zhǔn)定點(diǎn)操作技術(shù)、基于最小應(yīng)變的精準(zhǔn)微創(chuàng)操作技術(shù)、面向最小去核量的定量去核操作技術(shù)，研制出國內(nèi)活體細(xì)胞精準(zhǔn)操作機(jī)器人系統(tǒng)。

據(jù)介紹，該操作技術(shù)，針對細(xì)胞表面形狀不規(guī)則、細(xì)胞受力變形位置變化、操作工具在細(xì)胞內(nèi)部移動引起目標(biāo)位置漂移等問題，發(fā)明了無接觸細(xì)胞三維形態(tài)測量與最佳接觸位置選取方法、基于最小力的機(jī)器人化精準(zhǔn)細(xì)胞撥動方法、基于細(xì)胞核動態(tài)位置漂移建模方法，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)定點(diǎn)操作，提高了細(xì)胞操作成功率。

“機(jī)器人化精準(zhǔn)微創(chuàng)操作技術(shù)，針對操作工具穿入細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)施加負(fù)壓帶來細(xì)胞損傷等問題，發(fā)明了基于壓電陶瓷驅(qū)動的超聲振動顯微細(xì)胞穿入系統(tǒng)、最佳去核壓強(qiáng)的確定方法，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)微創(chuàng)操作，提高了操作后細(xì)胞成活率。”趙新說，機(jī)器人化定量去核操作技術(shù)，則針對盲法去核遺傳物質(zhì)不可見、細(xì)胞姿態(tài)影響去核量、去核量實(shí)時(shí)檢測等問題，發(fā)明了基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定點(diǎn)去核方法、基于細(xì)胞姿態(tài)的定量去核方法、基于生長域的微管內(nèi)增量式細(xì)胞質(zhì)速度場檢測方法和去核量測量方法，實(shí)現(xiàn)了全部去核并減少去核量的目標(biāo)，提高了細(xì)胞后續(xù)發(fā)育率。

該項(xiàng)目為生命科學(xué)研究與成果推廣提供自動化細(xì)胞操作系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。機(jī)器人系統(tǒng)操作培育的首批克隆母豬已用于育種生產(chǎn)，在京津冀14家生豬養(yǎng)殖單位繁育后代1.9萬余頭。