蘇黎世聯邦理工學院的科學家開發了微型3D列印微型機器人,該微型機器人能夠通過人體血管傳遞藥物有效載荷。
通過將軟光刻技術與電化學沉積技術相結合,該團隊得以製造出可通過磁場控制的多材料產品。
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,並用於遠程治療疾病。
該論文的兩位主要作者之一卡洛斯·阿爾坎塔拉表示:「金屬和聚合物具有不同的特性,兩種材料在製造微型機器方面都具有一定優勢。」 「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。」
為了完全實現多材料微縮列印,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。通過調整此類網狀結構的圖案,科學家們還得出理論,可以對它們進行設計以使其具有某些特定於應用的特性。
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徵,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,從而導致翻滾動作並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系統來填充預製模具,然後用溶劑溶解模板。在此過程中,團隊發現他們能夠在一個步驟中3D列印兩種不同的幾何形狀,從而產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製造該設備,並加載有色染料,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並使用不同的旋轉方式來操縱機器人。
後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。這些經過液體優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的另一個重要要求。
儘管團隊承認2PP仍然太慢而無法大規模生產其設備,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於藥物輸送,還可以用於實現諸如支架之類的手術工具。
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