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Nat Commun:瑞士科学家开发可遥控纳米机器人 或可用于多种疾病治疗

来源:生物谷 2016-07-23 17:44

2016年7月23日讯 /生物谷BIOON/ --过去几年中,全世界的科学家们都在研究如何使用微缩机器人更好地进行多种疾病治疗。这种机器人应当能够进入人体,将药物投递到特定位置或者进行精准操作,比如清除动脉血栓。科学家们希望借助这种机器人替代具有侵入性的复杂手术,使得疾病治疗能够更加优化。

来自瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们找到了一种开发仿生机器人的简单方法,并且为这种机器人装备了许多先进技术。他们还构建了一个测试机器人设计的平台,用以研究机器人不同的运动模式。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature Communication上。

研究人员还构建了一个整合操作平台可以利用电磁场远程遥控机器人的运动,还可以通过加热的方法改变机器人形状。

一种外形和运动都很像细菌的机器人

与传统的机器人不同,这种新研发的微缩机器人更加柔软灵活且无需马达。它们是由生物相容性水凝胶和磁力纳米颗粒所组成,这些纳米颗粒不仅塑造了机器人的形状,还能够保证其在电磁场作用下的灵活运动。

除此之外研究人员还表示,利用加热的方法就会改变这种机器人的形状,使其伸展开。这种方法实际上模拟了一种可导致昏睡病的细菌,研究人员在开发过程中检测了不同的设计方案希望找到能够模拟细菌行为的微缩机器人。他们在这项工作中研发的机器人原型有类似细菌鞭毛的结构,使其能够游动。利用激光进行加热,鞭毛就会包绕在机器人主体周围,隐藏起来。

帮助更好地理解细菌活动

研究人员这样说道:“我们证明了细菌的主体和鞭毛对于其运动来说都很重要,我们也找到了具有最佳行动能力的设计方案。这项研究也为了解人体内细菌如何运动以及如何适应环境变化提供了深入见解。”

目前这种机器人还处于开发阶段,在未来的研究中还有许多因素需要考虑进来。研究人员希望确保这种机器人不会对病人造成任何副作用。(生物谷Bioon.com)

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原始出处:New remote-controlled microrobots for medical operations

doi:10.1038/ncomms12263 

Soft micromachines with programmable motility and morphology

Hen-Wei Huang, Mahmut Selman Sakar, Andrew J. Petruska, Salvador Pané & Bradley J. Nelson

Nature provides a wide range of inspiration for building mobile micromachines that can navigate through confined heterogenous environments and perform minimally invasive environmental and biomedical operations. For example, microstructures fabricated in the form of bacterial or eukaryotic flagella can act as artificial microswimmers. Due to limitations in their design and material properties, these simple micromachines lack multifunctionality, effective addressability and manoeuvrability in complex environments. Here we develop an origami-inspired rapid prototyping process for building self-folding, magnetically powered micromachines with complex body plans, reconfigurable shape and controllable motility. Selective reprogramming of the mechanical design and magnetic anisotropy of body parts dynamically modulates the swimming characteristics of the micromachines. We find that tail and body morphologies together determine swimming efficiency and, unlike for rigid swimmers, the choice of magnetic field can subtly change the motility of soft microswimmers.

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