金屬和塑料的微型機器人可能會改變醫(yī)學領域
蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種通過以復雜的方式互鎖多種材料來制造微米級機器的技術。這樣的微型機器人有一天將徹底改變醫(yī)學領域。
機器人是如此之小，以至于它們可以操縱我們的血管并將藥物輸送到體內的某些部位-研究人員多年來一直追求這一目標?，F(xiàn)在，蘇黎世聯(lián)邦理工學院的科學家首次成功地用金屬和塑料制造了這種“微型機器”，其中，這兩種材料就像鏈中的鏈節(jié)一樣緊密地互鎖。由于他們設計了一種新的制造技術，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器方面都具有某些優(yōu)勢。我們的目標是通過將兩者結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(SalvadorPané)研究組的博士后解釋說。機器人和智能系統(tǒng)，以及該論文的兩位主要作者之一。通常，微型計算機是使用磁場從體外向機器供電的，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，它們可用于構造柔軟，有彈性的組件以及可溶解在體內的部分。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供應到體內的某些部位。
ETH教授SalvadorPané的專業(yè)知識為新的制造方法奠定了基礎。多年來，他一直致力于使用高精度3-D打印技術來產(chǎn)生微米級的復雜物體，這種技術稱為3-D光刻。ETH科學家運用這種方法為他們的微型機器生產(chǎn)一種模具或模板。這些模板具有用作“負片”的狹窄凹槽，可以填充所選的材料。
通過電化學沉積，科學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：“我們的跨學科小組由電氣工程師，機械工程師，化學家和材料科學家組成，他們相互密切合作。這是開發(fā)此方法的關鍵。” 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器的原理證明，ETH科學家創(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，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。
科學家們現(xiàn)在正計劃完善其兩組分微機械，并嘗試使用其他材料。此外，他們將嘗試創(chuàng)建更復雜的形狀和機器，包括可以折疊和展開的形狀和機器。除了充當分發(fā)活性物質的“渡輪”之外，微機械的未來應用還包括治療動脈瘤(血管凸起)或進行其他外科手術。另一個研究目標是制造能夠自我展開并且可以利用磁場定位在體內特定位置的支架(管狀血管支架)。
標簽： 微型機器人