蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種通過以復(fù)雜的方式互鎖多種材料來制造微米級機(jī)器的技術(shù)。這樣的微型機(jī)器人有一天將徹底改變醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

機(jī)器人是如此之小，以至于它們可以操縱我們的血管并將藥物輸送到體內(nèi)的某些部位-研究人員多年來一直追求這一目標(biāo)?，F(xiàn)在，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家首次成功地用金屬和塑料制造了這種“微型機(jī)器”，其中，這兩種材料就像鏈中的鏈節(jié)一樣緊密地互鎖。由于他們設(shè)計了一種新的制造技術(shù)，因此這是可能的。

“金屬和聚合物具有不同的特性，兩種材料在制造微型機(jī)器方面都具有某些優(yōu)勢。我們的目標(biāo)是通過將兩者結(jié)合而同時受益于所有這些特性。”卡洛斯·阿爾坎塔拉(CarlosAlcântara)曾是薩爾瓦多·潘內(nèi)(SalvadorPané)研究組的博士后解釋說。機(jī)器人和智能系統(tǒng)，以及該論文的兩位主要作者之一。通常，微型計算機(jī)是使用磁場從體外向機(jī)器供電的，這意味著它們必須安裝有磁性金屬零件。相比之下，聚合物的優(yōu)勢在于，它們可用于構(gòu)造柔軟，有彈性的組件以及可溶解在體內(nèi)的部分。如果藥物嵌入這種可溶性聚合物中，則可以有選擇地將活性物質(zhì)供應(yīng)到體內(nèi)的某些部位。

ETH教授SalvadorPané的專業(yè)知識為新的制造方法奠定了基礎(chǔ)。多年來，他一直致力于使用高精度3-D打印技術(shù)來產(chǎn)生微米級的復(fù)雜物體，這種技術(shù)稱為3-D光刻。ETH科學(xué)家運用這種方法為他們的微型機(jī)器生產(chǎn)一種模具或模板。這些模板具有用作“負(fù)片”的狹窄凹槽，可以填充所選的材料。

通過電化學(xué)沉積，科學(xué)家最終用金屬填充了一些凹槽，并用聚合物填充了一些凹槽，然后最終用溶劑將模板溶解掉。Pané小組的博士生Fabian Landers說：“我們的跨學(xué)科小組由電氣工程師，機(jī)械工程師，化學(xué)家和材料科學(xué)家組成，他們相互密切合作。這是開發(fā)此方法的關(guān)鍵。” 他是該論文的另一主要作者，該論文已發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

作為通過互鎖材料制造微型機(jī)器的原理證明，ETH科學(xué)家創(chuàng)造了各種微型車輛，這些微型車輛帶有塑料底盤和通過旋轉(zhuǎn)磁場提供動力的磁性金屬輪。某些車輛可以在玻璃表面上推進(jìn)，而其他車輛(取決于所用的聚合物)可以漂浮在液體或液體表面上。

科學(xué)家們現(xiàn)在正計劃完善其兩組分微機(jī)械，并嘗試使用其他材料。此外，他們將嘗試創(chuàng)建更復(fù)雜的形狀和機(jī)器，包括可以折疊和展開的形狀和機(jī)器。除了充當(dāng)分發(fā)活性物質(zhì)的“渡輪”之外，微機(jī)械的未來應(yīng)用還包括治療動脈瘤(血管凸起)或進(jìn)行其他外科手術(shù)。另一個研究目標(biāo)是制造能夠自我展開并且可以利用磁場定位在體內(nèi)特定位置的支架(管狀血管支架)。

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