自变形微型机器人可将药物直接送达病灶学术资讯

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利用微型机器人将药物直接送达病灶曾是大众对未来医学的美好愿景。现在，由洛桑高等联邦理工学院（EPFL）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）合作进行的一项研究，让这一天的到来成为了可能。

以EPFL的Selman Sakar和ETH Zurich的Bradley Nelson为领导的这组科学家从细菌中获得灵感，设计出了这款生物兼容且高度灵活的智能微型机器人。这些由水凝胶纳米复合材料制成的微型机器人含有磁性纳米颗粒，可以经由电磁场进行控制。此外，它们能够在液体中游动，并在需要时改变形状，因而可以在不影响速度和可操作性的情况下通过狭窄的血管和复杂的系统。在发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中，科学家们描述了他们为“编程”机器人形状所开发的方法。

当想到机器人时，浮现在我们脑中的通常是装备有复杂电子系统、传感器、电池和执行机构的笨重机器。但是在微观尺度上，机器人则是完全不同的。制造微型机器人面临着许多挑战，而科学家们使用基于折纸的折叠方法解决了这些挑战。他们采用嵌入式智能替代了传统的由嵌入式电子系统执行的计算范式。“我们的机器人有特殊的组成和结构，使他们能够适应正在通过的流体的特性。例如，当粘度或渗透压浓度变化时，它们就会改变形状，在不失去对运动方向的控制的同时，保持速度和机动性。”Sakar说。

无需使用笨重的传感器或驱动器，这些变形可以预先“编程”，从而最大限度地提高机器人的性能。而且使用者既可以通过电磁场控制它们，也可以让其通过流体流动自行导航。无论哪种方式，它们都会自动变成最有效的形状。

“随着环境条件的改变，自然界中已经进化出了多种形状各异的微生物。这个基本原理启发了我们的微型机器人设计。我们面临的关键挑战是开发出描述我们感兴趣的变化类型的物理学，然后将其与新的制造技术结合起来。”Nelson说。除了提供更高的效率，这些微型软机器人也可以很容易地以合理的成本制造。目前，该研究小组正致力于改善微型机器人在复杂液体（例如人类的体液）中游泳的表现。

科界原创

编译：Max

审稿：阿淼

责编：张梦

期刊来源：《科学进展》

期刊编号：2375-2548

原文链接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190118145536.htm