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軟體薄膜機器人 人體內部送藥工

軟體薄膜機器人 人體內部送藥工

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人工智能朗讀:

近日,深圳先進院徐天添副研究員其團隊研發的軟體薄膜機器人,未來有望用于靶向給藥。

深圳商報2019年9月30日訊 微型機器人可以做些什么?電影《超能陸戰隊》里比手指還小的機器人,單個看著不起眼,但人們用意念控制,就能讓它們隨意排列組合,建房子搞運輸無所不能;電影《蟻人》的主角能操控螞蟻,直接讓昆蟲變身微型機器人……

現實中,微型機器人也許能給人體內輸送藥物,從而幫忙治病。近日,深圳先進院徐天添副研究員告訴深圳商報記者,其團隊研發的軟體薄膜機器人,可在旋轉磁場驅動下,在液體中進行螺旋運動,并在一定的位置停止,未來有望用于靶向給藥。相關研究已發表在IEEE期刊《機電學報》上。

螺旋機器人這樣煉成

據悉,徐天添團隊研發的軟體薄膜微型機器人,單個直徑1毫米左右,長度3毫米左右,無需電池或馬達,只需外部磁場控制,就能在硅油中“游泳”。為了讓游動環境更接近人的血液、眼球液等體液,徐天添團隊嘗試了不同濃度的硅油。

“目前試驗用的材料以硅膠為主,并在其中加入釹鐵硼顆粒(NdFeB)制成的磁性納米粒子。這種微型機器人的原始狀態是直條狀的,在外部磁場的驅動下,可自動形成螺旋狀,并在液體中游動。”徐天添告訴記者,“螺旋形物體在相關流體里的運動效率較高。”

據悉,由于軟體薄膜機器人的材質特殊,可與周圍環境發生柔性接觸,在生物醫學應用中,可以避免給組織器官造成損傷。徐天添表示,未來還會嘗試水凝膠等更具有生物相容性的材質。

能在指定位置“懸停”

據悉,此項技術的創新點在于發現了軟體薄膜機器人的游動特性,并能讓其在指定位置處于懸停狀態。

為了讓機器人“聽話”,徐天添團隊設計了一套全新的多自由度磁控裝置,其主體部分由幾個線圈組成。在實驗中,將裝有液體的燒杯放在線圈中間,裝置頂部的攝像頭可以實時反映燒杯中微型機器人的軸向和中心位置,并通過算法改變磁場方向,來控制微型機器人。

通過實驗,徐天添團隊發現微型機器人在外部驅動下,形成的螺距會隨磁場頻率而縮小,直到螺旋結構塌縮,機器人形成一個類圓柱體的狀態并懸停在某一位置。如果改變磁場頻率,機器人會再次形成螺旋狀并繼續運動。

游動“蟻人”靶向給藥

徐天添表示,微型機器人用于臨床,將主要面向靶向治療,尤其是人手或探頭難以接觸到的部位。

“比如眼球視神經動脈栓塞,目前無法完全消除栓塞,只能依靠一些消腫藥物來減輕癥狀。未來微型機器人可直接將藥物輸送到栓塞的血管內部,或者直接進行精準手術。”徐天添說。

據悉,徐天添團隊目前正在訓練微型機器人的避障能力,并研發其路徑跟隨算法和導航控制系統。未來用于臨床,還是需要醫生來規劃機器人的具體路徑,并根據具體情況,派出一個或多個機器人進入人體,完成任務的機器人,可以按時在人體內降解或被排出。

除了輸送藥物,未來微型機器人在生物體內的發揮空間還很大,比如支撐血管、阻塞血管、剝落血栓等。在生物工程領域也可發揮作用,比如篩選細胞等。

據悉,徐天添團隊已申請國家發明專利,并得到國家自然科學基金、深圳市科創委學科布局資助。在臨床之前,會考慮離體眼球實驗。(深圳商報記者袁斯茹)

[責任編輯:方之穎]
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