蘇黎世科學家開發(fā)3D打印微型機器人，用于在人體內給藥
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，但他們仍然認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工具。
通過將軟光刻技術與電化學沉積技術相結合，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過程中注入患者體內，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合起來，同時從所有這些特性中受益?！?/span>
盡管互鎖的機械結構已在宏觀機械和納米系統(tǒng)（例如分子穿梭機）中廣泛使用，但它們仍無法在微尺度上使用。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。通過調整此類網(wǎng)狀結構的圖案，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，以這種方式構建微型設備可使籠子在內部自由旋轉，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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