水熊蟲的爪結(jié)構(gòu)讓醫(yī)用微納機器人在血管中性能更強_第1頁
水熊蟲的爪結(jié)構(gòu)讓醫(yī)用微納機器人在血管中性能更強_第2頁
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文檔簡介

微納機器人憑借其體積小、質(zhì)量輕、推重比大等特點，在藥物靶向遞送領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。然而，多年來卻因面臨如何實現(xiàn)在血液高流速環(huán)境下高效驅(qū)動、如何實現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放等挑戰(zhàn)而無法在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用。而與人造游泳微納機器人相比，天然水生微生物已經(jīng)進(jìn)化出在各種環(huán)境中生存的運動和保持能力。例如，陸棲緩步動物（例如水熊蟲）已經(jīng)發(fā)展出涉及爪地接合機制的運動策略，這使得他們能夠適應(yīng)動態(tài)和復(fù)雜的環(huán)境。在密集的流動環(huán)境中，它們的爪子機械地與周圍的地面接觸，使它們能夠抓住柔軟和粗糙的植物物質(zhì)，顯示出相當(dāng)大的運動和保持性能，這為游泳微納機器人提供了一種設(shè)計途徑。水熊蟲

研究團(tuán)隊據(jù)此設(shè)計了一種仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人，可以讓機器人“跑得更快”，其模仿緩步動物水熊蟲利用爪子在動態(tài)環(huán)境中的運動方式設(shè)計了爪形表面結(jié)構(gòu)，并將與水熊蟲類似的爪形結(jié)構(gòu)安裝在受磁力驅(qū)動的游動微納機器人上，以提高微納機器人的驅(qū)動效率，實現(xiàn)了讓直徑20微米的機器人可在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運動。為讓機器人“停得住”，團(tuán)隊通過多磁場復(fù)合調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了微納機器人在生物組織表面可控駐停及藥物靶向釋放，駐停時間大于36小時。即便在血流速度堪比主靜脈的血管中，這種有爪的微納機器人也能駐停在血管壁上。仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人工作原理該研究成果可顯著提高藥物靶向遞送效率，為惡性腫瘤精準(zhǔn)治療提供新思路。不過目前來看用于游泳微納機器人的制造策略仍然面臨一些問題，特別是在它們的尺寸和幾何形狀方面。通過開發(fā)先進(jìn)的制造技術(shù)，例如使用納米劃線或

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