蘇黎世科學家開發3D列印微型機器人,用於在人體內給藥

2021-01-08 騰訊網

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。

(文章、圖片來源於未知大陸,轉載請註明出處)

相關焦點

  • 中國科學家開發微型生物3D印表機器人,或可治療胃潰瘍
    全世界範圍內,平均每八人就有一人患胃潰瘍或其他胃部病症。由於傳統療法的弊端,科學家們想通過3D列印技術直接在人體內部構建活細胞,從而更好地治療此類疾病。 生物印表機通過堆疊活細胞來生成組織和器官,其目標是向處在接受器官捐贈等待名單上的人們提供生物列印器官。
  • 科學家正研究3D列印微型人體器官,用於測試新冠病毒藥物
    科學家正研究3D列印微型人體器官,用於測試新冠病毒藥物 站長之家(ChinaZ.com) 7月28日 消息:不管是研究治療新冠肺炎還是其它疾病的方法
  • 科學家打造3D印表機器人,能進入消化道列印胃壁細胞
    近期,中國科學家打造微型3D印表機器人,能直接將活的胃壁與肌肉細胞印在胃上,有望成為胃潰瘍的新療法。研究團隊將論文發布在《Biofabrication》期刊上。 體外列印因為仍須執行移植手術,因此感染風險較大,住院時間也較長。體內列印能用現有的微創手術技術,將3D列印工具從小切口中置入體內,印出新組織;但受限於設備體積,目前僅能用於皮膚或外側組織,難以進入消化道等內層器官。 為了降低治療消化道疾病的侵入性,北京清大研究團隊打造一款3D列印微型機器人。
  • 蘇黎世聯邦理工學院Simone Schuerle:用磁場控制納米機器人抗癌
    納米醫療技術專家、蘇黎世聯邦理工學院助理教授 Simone Schuerle 就曾發明過一種由 3D 列印而成的、可受外部磁場操控的微型機器人。這種機器人能夠向腫瘤等病變組織輸送納米顆粒藥物,實現更精準的靶向給藥。這種技術到底有什麼神奇之處?它又會如何改變我們的生活?
  • 科學家3D列印出可以移動的微型「無畏級星艦」
    來自萊頓大學的物理學家們已經3D列印出了一艘《星際迷航》中無畏級(Intrepid Class)星艦的微縮版。這個微縮模型實際上是物理學家在科學雜誌《軟物質》上發表的一個更大研究實驗的一部分。這艘五微米長的「飛船」看起來就像「旅行者號」,是物理學家們為他們的微縮研究而列印出來的。這艘「星艦」是通過其鉑金塗層和物理學家放置在其中的過氧化氫溶液之間的化學反應在液體中推動。研究人員在文章指出,這些研究通常使用球體形狀的模型進行測試,所以在這裡看到的更出眾的形狀是為了產生不同的結果,並在這個過程中挑戰研究人員的3D印表機的極限。
  • 蘇黎世聯邦理工新穎的「微型車輛裝載藥物」
    導讀金屬和聚合物在物理化學性質上是不同的材料,但在功能上是互補的;來自蘇黎世聯邦理工學院的研究人員現在開發出一種通過3D光刻和電沉澱技術互鎖多種材料來製造微米級機器人設備的策略。具有高磁響應性的結構,可控的群聚性,更高藥物載量,這樣的微型機器人有一天將徹底改變醫學領域。蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發出一種以複雜方式互鎖多種材料來製造微米級機器的技術。通過磁控制可以操縱血管內的微型機器人將藥物輸送到體內的特定部位並實現受控降解,這樣的微型機器人有一天將徹底改變醫學領域。
  • 體內3D列印技術或可治療胃潰瘍
    圖片來源:Wenxiang Zhao全世界範圍內,平均每八個人之中就有一人患有胃潰瘍或其他胃部損傷的病症。由於常規的傳統療法有其弊端,如今科學家們想要通過探索3D列印技術,使得直接在人體內部構建活細胞成為可能,從而更好地治療此類疾病。
  • 研究人員開發出3D列印的給藥系統,用磁場控制給藥速度
    南極熊從外媒獲悉, 英國和美國的研究人員開發出了一種3D列印設備,該設備具有可觸發和遠程控制的功能,而且可利用集成的磁場實現按需給藥。研究人員解釋說:隨著個性化醫學和醫療設備需求的不斷增長,近年來通過磁場觸發的可按需給藥系統的需求量明顯增加。3D列印技術本身由於其高精度和精確的製造能力,已經多次應用於個性化劑型的開發中。
  • 我國科學家開發3D列印軟機器人,3D仿生機器人成為可能!
    近日,中國的研究人員受到孩子們常玩的摺紙的啟發,使他們走向了更複雜的機器人技術——3D列印摺紙機器人。在這項研究中心,研究人員試圖將材料編程到機器人系統中。這也就意味著,不僅要檢查3D可可列印性,還要檢查可摺疊性和所需的機械性能。
  • 德國開發全新3D列印整合工藝 將被用於列印電池部件
    蓋世汽車訊 據外媒報導,德國哈雷-維滕貝格馬丁路德大學(MLU)的化學家開發出一種方法,可在3D列印過程中將液體直接整合至材料中,例如將活性藥劑加入藥品中,或將發光液體整合至材料中以監測損壞情況。
  • 科學家開發針對可見光優化的實用新型3D列印樹脂
    據外媒報導,3D列印的一種方法是將液態樹脂選擇性地暴露在紫外線(UV)光下,使該樹脂硬化成固體。現在,科學家們已經開發出了一種新的樹脂,可以使用更安全、更節能的可見光。雖然已經可以在光敏樹脂上使用可見光,但硬化過程相當緩慢,因此在實際使用中並不實用。
  • 研究人員開發了一種3D列印的柔軟機器人肌肉
    中國3D列印網1月31日訊,紐約州伊薩卡市康奈爾大學的研究人員開發了一種3D列印的柔軟機器人肌肉,該肌肉可以通過排汗來控制其內部溫度。使用基於水凝膠的複合樹脂和立體平板印刷術(SLA),生產出可以保留水並響應溫度的柔軟的手指狀致動器。
  • 美研究者用3D列印的小鼠肌肉構造生物機器人,有望用於假肢製造
    智東西5月6日消息,美國研究者使用實驗室培育小鼠細胞製成的3D列印肌肉構造了生物機器人,此機器人由大鼠的脊柱提供動力。該系統有望協助生物疾病的修復,並用於假肢的製造。生物機器人技術是用有生命的材料構成的,而不是用金屬材料構成的機器人。
  • 科學家研發新型凝膠,用於3D列印定製食品
    打開APP 科學家研發新型凝膠,用於3D列印定製食品 cnBeta.COM 發表於 2020-12-07 14:12:22 根據一項最新發表的研究,巴西和法國的研究人員開發出了一種新型的澱粉基凝膠,可用於3D列印食品等。
  • 0.1毫米高大衛雕像 3D列印的微雕優勢
    蘇黎世的研究人員將米開朗基羅的大衛複製成金屬微縮模型,這項成就很好地顯示出蘇黎世理工大學(ETH)開發特殊3D列印方法的潛力。米開朗基羅的大衛——幾乎每個孩子都能認出這座世界著名雕像。不同的是,這個大衛連同底座只有1毫米高,而且,它是由純銅而非大理石製成的。
  • 3D列印安全嗎?研究揭示3D列印顆粒汙染對人體具有潛在毒性
    鑑於這些未知的風險,科學家們已經開始進行研究,了解這些釋放物及其在室內環境中的具體成分、顆粒大小和停留時間,從而產生可納入可靠的暴露和風險評估的數據。在風險分析協會虛擬年度會議期間舉行的 3D 列印和新興材料風險評估研討會上,幾項研究表明,3D 列印過程中釋放的顆粒會影響室內空氣品質和公共健康。
  • 加州研究人員開發了用於3D列印的新型抗裂紋鎳基高溫合金
    加州大學聖塔芭芭拉分校和橡樹嶺國家實驗室的一組研究人員開發了一種新的抗缺陷超級合金,用於金屬3D列印。據報導,鈷鎳高溫合金克服了裂紋的關鍵問題,裂紋可以困擾通過高溫粉末床熔融技術(例如SLM和EBM)製造的零件。
  • 中國3D列印以及3D列印+的現狀與未來
    因為它隨著時間會發生形狀的變化,所以叫4D列印。   用於生物製造又稱5G列印,再創人體的器官,可以看到一些消息,人工肺、人工心臟、皮膚、神經都在進行探索中。因為這種材料列印後,可以在人體內生化環境下長成自己的細胞,形成自己的器官,能夠進行有效工作,稱為5D列印。
  • 韓國科學家開發新型的3D列印傳感器,可實現人機互動
    韓國首爾國立大學(SNU)的研究人員開發出新穎的3D列印傳感器,使人類能夠與變形的軟機器人系統進行遠程交互。事實證明,該多功能傳感器能夠隨意拉伸和彎曲成複雜的形狀,它還具有光學,微流體和壓阻傳感功能。在測試期間,該團隊能夠將其傳感器集成到可穿戴和激勵驅動的執行器中,從而使用戶可以遠距離控制多個機器人設備。
  • 3D 列印技術出創新!來看看 0.1 毫米高的大衛雕像
    蘇黎世的研究人員將米開朗基羅的大衛複製成金屬微縮模型,這項成就很好地顯示出蘇黎世理工大學(ETH)開發特殊3D列印方法的潛力。米開朗基羅的大衛——幾乎每個孩子都能認出這座世界著名雕像。不同的是,這個大衛連同底座只有1毫米高,而且,它是由純銅而非大理石製成的。