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3D微納機器人研究獲進展
當我們用顯微鏡觀察一滴水時，可以看到奇妙的微觀世界。現(xiàn)在，科研人員在這滴水里投放了一位特殊的“快遞員”——3D手型微納機器人。
中國科學院理化技術研究所最新研發(fā)的3D微納機器人，尺寸僅為40微米左右，比頭發(fā)絲的直徑還要小，卻能像機械手一樣完成抓取、運輸和釋放顆粒/細胞的精密任務，在微觀世界實現(xiàn)“手到擒來”，為未來精準醫(yī)療開辟新路徑。這項工作的技術核心是利用飛秒激光直寫技術分模塊加工了兩種材料體系，制備了多功能集成的微納機器人，在微觀環(huán)境下實現(xiàn)復雜運動。
如何做出這么精巧的“小手”？依靠的是“微觀畫筆”——飛秒激光直寫技術，科研人員像畫圖一樣，用激光這支畫筆在不同材料上“畫”出多種微納結構，讓每個部分具備不同功能，最后組裝成一只完整的手型微機器人。
“快遞員”3D手型微納機器人由兩種智能材料組成，頂部是pH響應模塊，像個“感應夾子”，遇到特定酸堿環(huán)境就會自動開合；底部是磁驅動模塊，像個“微型馬達”，能用外部磁場遠程控制它移動、旋轉甚至翻轉。
讓我們來看看這個“快遞員”的一天吧！想讓它工作時，科研人員會先把它置于液體中。當周圍環(huán)境的pH值發(fā)生變化時（如變酸或者變堿），微納機器人的“手掌”就會像花朵一樣張開或閉合。這就像我們的手遇到熱水會自動縮回來一樣，是一種聰明的應激反應。
那么，“快遞員”如何進行配送？在磁場引導下，它能夠靈活避開“障礙物”，精準定位到目標顆粒/細胞。當檢測到酸性環(huán)境時，“手掌”自動合攏完成抓取。隨后，翻轉身體調整姿態(tài)，安全送達指定區(qū)域，并在堿性環(huán)境下完成釋放顆粒/細胞的動作。
這項研究通過多材料集成與模塊化設計，制備了兼具pH響應環(huán)境感知與磁驅動精準導航的3D微納機器人，解決了傳統(tǒng)微納機器人單響應、單功能的技術限制，為微觀世界的精準操控打開了新大門。
未來，我們也許能看到這些微觀“快遞員”在各個角落執(zhí)行精密的任務，如在人體內攜帶藥物穿梭，成為醫(yī)生的“隱形助手”。
來源： 理化技術研究所
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