蘇黎世科學家開發(fā)3D打印微型機器人，用于在人體內(nèi)給藥
蘇黎世聯(lián)邦理工學院的科學家開發(fā)了微型3D打印微型機器人，該微型機器人能夠通過人體血管傳遞藥物有效載荷。
盡管團隊承認2PP仍然太慢而無法大規(guī)模生產(chǎn)其設備，但他們?nèi)匀徽J為他們的方法是成功的。通過進一步的研究，科學家們相信他們的機器人不僅可以用于藥物輸送，還可以用于實現(xiàn)諸如支架之類的手術(shù)工具。
通過將軟光刻技術(shù)與電化學沉積技術(shù)相結(jié)合，該團隊得以制造出可通過磁場控制的多材料產(chǎn)品。未來，科學家認為，他們的生物相容性微型機器人可以在外科手術(shù)過程中注入患者體內(nèi)，并用于遠程治療疾病。
該論文的兩位主要作者之一卡洛斯·阿爾坎塔拉（CarlosAlcantara）表示：“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一定優(yōu)勢。” “我們的目標是將兩者結(jié)合起來，同時從所有這些特性中受益?！?/span>
盡管互鎖的機械結(jié)構(gòu)已在宏觀機械和納米系統(tǒng)（例如分子穿梭機）中廣泛使用，但它們?nèi)詿o法在微尺度上使用。盡管它們可能在軟機器人中應用，但它們傾向于通過有機合成進行鏈接，這阻止了它們與金屬材料的集成。
盡管軟光刻和微傳遞模塑方法在過去已顯示出希望，但用不同材料制成的互鎖零件仍然具有挑戰(zhàn)性。但是，考慮到帶有藥物輸送容器的可生物降解機器人的醫(yī)療潛力，該問題已成為添加劑研究的熱門話題。
例如，牛津大學的科學家已經(jīng)使用了折紙啟發(fā)的技術(shù)來制造具有形狀變形功能的微型機器人，但是它們也有局限性。機器人材料之間的附著力仍然很差，并且發(fā)現(xiàn)該過程本身僅允許有限數(shù)量的幾何形狀。
為了完全實現(xiàn)多材料微縮打印，蘇黎世團隊提出了將不同的金屬和明膠“編織”在一起以形成集成微機器人的建議。通過調(diào)整此類網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的圖案，科學家們還得出理論認為，可以對它們進行設計以使其具有某些特定于應用的特性。
蘇黎世聯(lián)邦理工學院的新型微縮打印方法
蘇黎世團隊設計了自己的微型機器人，以具有常用的金屬籠和螺旋形狀為特征，它們通過聚合物棒機械地互鎖。從理論上講，以這種方式構(gòu)建微型設備可使籠子在內(nèi)部自由旋轉(zhuǎn)，從而導致翻滾動作并最終導致速度和運動。
為了將他們的模型變成可以工作的原型，科學家們使用了Nanoscribe TPP系統(tǒng)來填充預制模具，然后用溶劑溶解模板。在此過程中，團隊發(fā)現(xiàn)他們能夠在一個步驟中3D打印兩種不同的幾何形狀，從而產(chǎn)生了一個互鎖的微型機器人。
進一步的測試表明，可以使用形狀記憶聚合物制造該設備，并加載有色染料，從而增強其藥物傳遞能力。而且，該團隊還能夠利用磁場抵抗各種摩擦力并使用不同的旋轉(zhuǎn)方式來操縱機器人。
后來還設計了其他帶有PDMS親水框架的模型，使它們具有橡膠“船”的外觀。這些經(jīng)過液體優(yōu)化的裝置能夠克服很大的阻力來推動自身前進，從而滿足了血管擴張藥物輸送系統(tǒng)的另一個重要要求。
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