纳米技术打造微型机器人,游进人体做手术

微技术已经应用在包括医疗在内的众多学科领域之中,微工程以及纳米工程被认为有潜力为药物传输和其他手术操作带来一场革命。


洛桑联邦理工学院(EPFL)和苏黎世联邦理工大学(ETH Zurich)的研究员们最近展示了一种新方法,它可引发操作简单、功能多样的微型机器人的发展。采用这一新方法的微型机器人能够进入人体,注射药物,并且可以高精度地执行正确的手术操作,例如堵塞动脉清理以及干细胞培养,否则这些病症需要复杂的传统手术方能治疗。这些微型机器人外型多种多样。在理想情况下它们需要自动化操作,不过如今是外界使用者在远程控制,以达到比传统工具更加有效的操作。


和传统机器人不同,新型机器人没那么僵硬。柔软的设计、特殊的外型使得它们可以移动到任何需要的地方。


在固定外型之前,这些微型机器人必须要经过一些处理。首先,纳米粒被包裹在生物相容的水凝胶内。接下来在一个电磁场的作用下,隐藏在机器人不同部位的纳米粒开始运动。


研究员们已经展示了微型机器人在不同环境下的反应,例如,在电磁场环境下,机器人会在水中游动,并能顺着凝胶内的纳米粒方向沿特定路线移动。视频显示,一个细菌鞭毛状的微型机器人遇热时伸缩,遇冷时则变速多向旋转。


「在该运动中,细菌的躯干和鞭毛都扮演了重要的角色,」EPEL 的科学家 Selman Sakar 说。「新的生产方式帮助我们测试一大批的外型及组合,以便在特定任务中获得最佳移动能力。」


「我们的研究还极具价值地展现了细菌是如何进入人体内以及适应自身内部微环境变化的。」


纳米技术通常在小于等于 100 纳米的范围操作,而微技术能够扩展到一微米(一百万分之一米)的范围,这两种体系在发展药物释放和进行不同手术操作上同样重要。


尽管微型机器人极有可能够取代传统方法,但挑战仍旧不容忽视。研究员们也意识到需要将微型机器人改进得更为高效。


Sakar 说,「我们仍需考虑很多因素。例如,我们得确保微型机器人不会给病人带来任何副作用。」


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