德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學(xué)家將機(jī)器人技術(shù)與生物學(xué)相結(jié)合，為大腸桿菌配備人工組件，構(gòu)建出生物混合機(jī)器人，未來有望執(zhí)行抗癌任務(wù)。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志?！y帶納米脂質(zhì)體和磁性納米粒子的細(xì)菌混合微型機(jī)器人。

具體來講，微型機(jī)器人主體為微型鎂金屬球(直徑約20um)，表面鍍了一層薄薄的金屬金和聚對二甲苯(可以抵抗消化)的。金屬球表面留有圓形部分未被覆蓋，這部分裸露的金屬鎂與消化道中的流體反應(yīng)，產(chǎn)生小氣泡。氣泡流像噴射器一樣向前推動球體，直到它與附近的組織碰撞。

如果僅僅是這樣的一個小機(jī)器人，則只能稱其為“光桿司令”。它被創(chuàng)造出來的使命，是對抗消化道的腫瘤組織。小機(jī)器人需要將士——藥物為它上陣殺敵。怎么帶領(lǐng)藥物這個能兵強(qiáng)將呢?

目前，光學(xué)成像由于其高時空分辨率和分子對比而被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而，將傳統(tǒng)光學(xué)成像應(yīng)用于深部組織，受到了強(qiáng)光學(xué)散射的阻礙，這抑制了超出光擴(kuò)散極限的高分辨率成像(深度約1至2mm)。幸運的是，光聲斷層掃描(PAT)探測光子引起的超聲波，在深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光學(xué)擴(kuò)散極限的情況下，實現(xiàn)了高分辨率成像。在PAT中，由組織內(nèi)的發(fā)色團(tuán)吸收的光子能量被轉(zhuǎn)換為聲波，隨后被檢測以產(chǎn)生具有光學(xué)對比度的高分辨率斷層圖像。利用軟組織中可忽略不計的聲散射，PAT在深處獲得了極好的空間分辨率。作為PAT的進(jìn)階版，PA計算機(jī)斷層掃描(PACT)有著高時空分辨率、深度穿透(體內(nèi)48 mm組織穿透)。憑借這些優(yōu)勢，PACT有望在體內(nèi)實現(xiàn)微電機(jī)的實時導(dǎo)航，適用于廣泛的應(yīng)用，特別是藥物輸送。

微型機(jī)器人的發(fā)展依賴于微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動器和微結(jié)構(gòu)四個方面。這四個方面的基礎(chǔ)研究有三個階段：器件開發(fā)階段、部件開發(fā)階段、裝置和系統(tǒng)開發(fā)階段。現(xiàn)已研制出直徑20微米、長150微米的鉸鏈連桿，200微米×200微米的滑塊結(jié)構(gòu)，以及微型的齒輪、曲柄、彈簧等。貝爾實驗室已開發(fā)出一種直徑為400微米的齒輪，這種發(fā)明使用在一張普通郵票上可以放6萬個齒輪和其他微型器件。德國卡爾斯魯核研究中心的微型機(jī)器人研究所，研究出一種新型微加工方法，這種方法是X射線深刻蝕、電鑄和塑料膜鑄的組合，深刻蝕厚度是10~1000微米。

美國一家中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療初創(chuàng) Bionaut Labs 在近日浮出水面，該公司正在開發(fā)毫米級機(jī)器人 ，可用其搭載藥物，并通過遠(yuǎn)程控制將機(jī)器人引導(dǎo)至患處、卸載藥物。目前該技術(shù)已在動物體內(nèi)進(jìn)行了測試，未來將用于人類疾病的治療。近日，Bionaut Labs 宣告已經(jīng)獲得 2000 萬美元 A 輪融資，值得注意的是，本輪融資由硅谷著名科技風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)科斯拉風(fēng)投 Khosla Ventures 領(lǐng)投。該公司會在其首次臨床試驗中把裝載著治療藥物的微型機(jī)器人注射到脊柱中，并使用一組位于頭部和頸部周圍的磁鐵產(chǎn)生的磁場將機(jī)器人引導(dǎo)進(jìn)入腦部患病區(qū)域。在到達(dá)正確的位置后，另一個磁信號將激活機(jī)器人藥物艙的開關(guān)，釋放藥物。藥物卸載后，醫(yī)生再引導(dǎo)機(jī)器人返回至起始點，將其從脊柱處接離。

微型機(jī)器人結(jié)構(gòu)尺寸微小，器件精密，可進(jìn)行微細(xì)操作，具有小慣性、快速響應(yīng)、高諧振頻率、高附加值等特點。然而微型機(jī)器人并不是簡單意義上普通機(jī)器人的微小化，而是集成有傳感、控制、執(zhí)行和能量的單元，是機(jī)械、電子、材料、控制、計算機(jī)和生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科技術(shù)的交叉融合。材制造又稱3D打印技術(shù)，它摒棄了傳統(tǒng)加工工藝過程復(fù)雜、成本高、難度大等特點，能夠快速、靈活設(shè)計各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。而高精密微納3D打印技術(shù)又成為微型機(jī)器人不可或缺的手段。