央廣網(wǎng)天津12月16日消息（記者張強）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展”和“2023中國智能制造十大科技進展”。由南開大學、南開大學深圳研究院、天津市農(nóng)業(yè)科學研究院聯(lián)合研發(fā)的“活體細胞精準操作機器人技術(shù)及系統(tǒng)”入選“2023中國智能制造十大科技進展”。該項目旨在利用機器人代替人工實現(xiàn)自動化活體細胞操作，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、腦科學研究等14家單位開展了示范應用。

會議現(xiàn)場（央廣網(wǎng)發(fā) 南開大學供圖）

細胞是生命的基本單元，活體細胞操作對生物醫(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，這對機器人技術(shù)提出了極大挑戰(zhàn)。面向生命科學發(fā)展對活體細胞操作的迫切需求，南開大學趙新教授團隊展開科研攻關(guān)，研發(fā)基于最小力的精準定點操作技術(shù)、基于最小應變的精準微創(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)活體細胞精準操作機器人系統(tǒng)。

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

“機器人化精準微創(chuàng)操作技術(shù)，針對操作工具穿入細胞及細胞內(nèi)施加負壓帶來細胞損傷等問題，發(fā)明了基于壓電陶瓷驅(qū)動的超聲振動顯微細胞穿入系統(tǒng)、最佳去核壓強的確定方法，實現(xiàn)了精準微創(chuàng)操作，提高了操作后細胞成活率。”趙新說，機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、細胞姿態(tài)影響去核量、去核量實時檢測等問題，發(fā)明了基于增強現(xiàn)實的定點去核方法、基于細胞姿態(tài)的定量去核方法、基于生長域的微管內(nèi)增量式細胞質(zhì)速度場檢測方法和去核量測量方法，實現(xiàn)了全部去核并減少去核量的目標，提高了細胞后續(xù)發(fā)育率。

該項目為生命科學研究與成果推廣提供自動化細胞操作系統(tǒng)，具有廣泛的應用價值。機器人系統(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。