一个胶囊大小的机器人,身负药物,从患者口中进入胃部,直接将药物作用于患部,亦或是随着血液在体内流动,清除血栓,甚至杀死癌细胞。

这些年来,已经有不少医院在手术中应用了机器人技术来辅助医生进行精密的操作,而随着科技的发展,上面提到的更加先进的机器人已经出现。

“千足虫”机器人

据TechCrunch报道,香港城市大学近日开发了一种微型机器人,这种新型机器人长17毫米、宽7毫米、高约1毫米,超过一半的高度都被拥有数百只小而尖的腿占据,就像千足虫一样。

据悉,这个机器人由一种名为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅材料制成,里面嵌入了磁性粒子使其能够以正确的方式移动。

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图片来源:TechCurnch

这种设计有几个优点。首先,由于它每条腿的横截面都非常小,所以它们的横截面相对也就比较小,相比以前类似的机器人,这种新的设计能够减少掉40倍的摩擦。这意味着它能有效地通过血液、粘液等体液表面。

研究报告作者指出:“材料和多腿设计大大提高了机器人的疏水性。另外由于硅胶块是软的,它可以很容易地被切割成各种形状和大小,制成不同的机器人用于不同的用途。”

在测试中,这个机器人还能爬过比自己高很多的障碍物,它会把自己的身体折叠90度然后再“站起来”。这对于穿越人体内部不平坦部分非常有用。除了能四处游走,这个机器人还能负重,测试中它能驮着100倍于自身重量的物体移动。

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图片来源:TechCurnch

主持这项研究的首席研究员Shen Yajing(音译:申亚京)表示,由于这款毫米级机器人具有超强的携带能力、高效的运动能力和良好的穿越障碍能力,因此它能适应各种恶劣环境,比如通过消化系统并将药物送到指定区域或进行医学检查。

接下来研究人员将对这个机器人展开进一步的研究,看看它还能做些其他什么事情么,以及其能否使用生物可降解材料制造。

螺旋藻机器人可以杀死癌细胞

上文里介绍的机器人是一款智能给药微型机器人,虽然可以通过消化系统,但是面对更细微的血管,就显得无能为力了。

而几十年来,生物医学工程师们一直试图制造手术微型机器人,就像科幻电影《神奇之旅》(FantasticVoyage)里的血管飞船一样。

而随着近年来机器人科技的不断发展,人类似乎离实现这一愿望越来越近了。

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图片来源:《Science》视频截图

香港大学材料科学研究团队曾成功开发了一款螺旋藻磁力微型人体检测机器人,通过磁力信号可以操纵螺旋藻在体内游走,这种生物合成机器人,将以最小副作用的方式实现定点给药和局部微手术等高难度操作,更重要的是,它和它的磁性涂层似乎还能杀死癌细胞!

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显微镜下螺旋藻微型机器人的移动(图片来源:《Science》视频截图)

这是一款生物相容性非常高且成本低廉的人体微型机器人策略。微型机器人在体内的降解速度可根据涂层厚度进行调节。所有降解物对正常细胞都不具威胁,唯一例外的是癌细胞。研究表明,体外培养的肿瘤细胞暴露于螺旋藻48小时后,90%都被破坏了。进一步试验表明,螺旋藻产生了一种对癌细胞有毒的化合物。

微型机器人发展迅猛

目前,人类的很多疾病都需要通过非常精密的手术来治愈,而这些手术一是存在风险,二是对病人的身体会造成很大伤害。而通过微型机器人,未来医生们可以在不动手术的情况下递送高剂量的药物到人体内、清除体内的血块、进行组织切片,甚至能在人体内建构支架,让新的细胞生长。

每经小编(微信号:nbdnews)梳理了现有资料,给大家介绍几种有代表性的微型机器人。

近日,美国加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发出一种由超声波供电的微型机器人,它可以在血液中游动,去除有害的细菌及其产生的毒素。

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图片来源:Science-Robotics

研究人员在金纳米线涂上血小板和红细胞混合物的膜,制造出这种纳米机器人。这种特制涂层使得机器人可以一次开展两种不同细胞的任务:血小板用于捆绑耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)病原体(一种耐抗生素的金黄色葡萄球菌菌株);红细胞则用于吸收并中和这些细菌产生的毒素。

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图片来源:《Science-Robotics》截图

今年6月,香港城市大学的研究团队在《Science-Robotics》杂志上发表了关于他们研制的一款微型机器人的相关论文。这是国际上首次通过微型机器人,在保证细胞附着、增殖和分化的前提下实现在活体内定向运送细胞。

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图片来源:《Science-Robotics》截图

这些研究人员使用计算机模型计算出这些微型机器人的理想尺寸:长满尖刺的多孔球型,就像海胆。研究人员使用3-D激光打印机制造这些微型机器人,随后使用镍和钛包裹,从而使得它们分别具有磁性和生物相容性。并用磁场驱动这些机器人移动。

这项技术在再生医学的临床应用上具有很大潜力。比如,微型机器人能将可分化的干细胞运送到损伤的组织上进行修复。