早在2014年就有專家預測,微型機器人在醫學領域發展的首個壯舉將是治療癌癥,機器人可以直接將藥品輸入癌細胞中,其只會擊中受損細胞,并不會傷害健康細胞。如今這個預言即將變為現實。
瑞士聯邦理工學院和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員研發出一種可以在血管和體液中游動的柔性機器人,能在有黏性或快速流動的液體中“游泳”,有望在未來將藥物送達人體內的病灶組織。
對于傳統的打針或者口服藥物來說,在經過人體內循環最終到達病原處時,藥物的損耗必然已經相當大了,因此打針/口服藥物的劑量必定大于實際所需的劑量。俗話說:是藥三分毒。許多藥物的說明書上也會明確標注有伴隨服用藥物而來的不良反應,所以直接將藥物送到疾病的根源處能夠獲得最大的藥效以及最小的副作用。
在研究人員發布的視頻中,這些機器人非常靈活,可以在液體中快速運動,包括一些黏度較大的液體,例如蔗糖溶液。它們還可以在有許多彎曲通道的玻璃管中改變形狀,自由穿梭,然后恢復到原來的大小。
這些微型機器人還可以在胃模型中承載91.4毫克的膠囊,“馱”著膠囊快速前進。
這項研究已發表在《科學進步》雜志上,主要研究人員Nelson博士介紹說,這種微型機器人僅有5毫米的長度,是由含有磁性粒子的水凝膠納米復合材料制成的,因此可以被磁場控制運動的形狀和速度,同時也可以被“預先編程”,不需要被傳感器控制。它們可以自由地出入人體狹窄的血管,并能通過改變自身的形狀和速度來適應環境。微型機器人能夠高效移動的設計靈感就是來源于細菌體外具有靈活運動功能的細菌鞭毛。
技術上,微型機器人參考了日本古代的折紙藝術。研究人員將水凝膠納米復合材料折疊成3D形狀,并模仿細菌鞭毛設計出螺旋槳狀的延伸,可以讓微型機器人適應環境在人體全身游動。當微型機器人遇到黏度或滲透濃度的變化時,它們會改變形狀,以保持速度和靈活度,而不會失去電磁場對它們運動方向的控制。
研究人員表示,未來他們將改進機器人在體內的前進方式,以此更好地適應人體環境。