科学家受海星启发打造微型机器人 能以惊人的精确度运送药物

IEEE电气电子工程师学会 2021-11-25 16:02

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Cornel Dillinger/ETH Zurich


想象一下,一个由波动的毛发推动的微型机器人穿过你的胃,向患病细胞输送药物。苏黎世ETH未来的研究人员希望通过他们的最新发明能够实现这一点。


瑞士的研究人员团队以海星幼虫的运动为灵感,制造了一种微型机器人。他们尚未命名的机器人直径只有四分之一毫米,通过移动包括新生海星在内的各种微生物表面的细小毛发或纤毛在液体中游动。


像海洋生物一样,它的运动也是模仿海洋生物的,这个微型机器人的纤毛带排列在一起,连接在机器人身体上。通过使用外部超声波源,科学家们能够使合成纤毛每秒振荡10000次,或比海星宝宝的纤毛快1000倍左右。


这些机器人的尺寸比人类头发的直径还要小,是用光刻法制作的。它们被覆盖在覆盖海星幼虫的那种纤毛的合成版本上。在生物例子中,这些超细的毛发状结构以产生小漩涡的模式拍打周围的水、推动年轻的棘皮动物通过流体。该系统要么推动水,要么把它拉进来。


研究团队表示,它能通过应用超声波在其小型机器人中创造类似的推进力,进而使它们能直线游动。


这项研究由Daniel Ahmed领导,他是生命科学和医疗保健声学机器人学教授。


Ahmed在一份声明中说:“一开始,我们只是想测试我们是否能创造出类似于海星幼虫的漩涡,这些漩涡的纤毛成排相互倾斜或远离。”这项技术可能是将救生药物运送到人体内难以到达的地方的理想选择,Ahmed相信,在可预见的未来,机器人可能会有真正的医疗应用。


“我们的愿景是利用超声波推进、成像和药物输送,”Ahmed说。


然而,在人体内操纵机器人需要实时清晰的成像。这将为团队带来下一个重大挑战。Ahmed预计,机器人的设计甚至可以用于医学以外的用途,例如移动微量液体用于其他研究,以及工业机会。


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