微型机器人(micro-robots)的出现为医疗带来了许多新的可能,然而面对人体中许多截然不同的环境,任何探索物必须及时适应周遭环境才能顺利移动,为此瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)团队从细菌中汲取灵感,设计出一种高度灵活且具有生物相容性的微型机器人,让未来使用微型机器人直接送药到患病组织的可能性又再往前迈进。
团队所开发的微型机器人是由一层一层的生物相容性水凝胶(biocompatible hydrogel)相互折叠组成,其中嵌入许多微小的磁性奈米颗粒,可以透过电磁场的变化从身体外部驱动,但光是这样还不够,为了使其具有一定的自主移动性,研究团队设法预先“编程”了微型机器人。
首席研究员 Selman Sakar 解释,团队所设计的机器人具有特殊的成分和结构,因此可以适应正在通过的液体特性,“如果它们遇到黏度或渗透浓度的变化,它们便会改变自己的形状来保持速度和机动性,同时也会不失去对运动方向的控制。”
在不使用笨重的感测器或致动器的前提下,要最大化微型机器人的性能预先“编程”就是必须的。以目前的情况来说,团队发现低黏度液体中管状身体和扁平船桨状尾巴是最好设计,而螺旋状则适合穿过更为粘稠的液体,因此设计为在高蔗糖浓度下便会触发,让机器人能在两个形状之间自行进行转变。
透过用狭窄玻璃管设计模拟血管,研究人员正在测试微型机器人在不同速度、不同黏度液体中流动的情况,这将有助于团队找出哪些形状在哪些情况更适合。研究已经刊登在《Science Advances》期刊上。
- Smart microrobots that can adapt to their surroundings
- Medical micro-robots automatically change shape to swim through the body
(首图来源:EPFL)