2020-12-08 22:32 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
近日，香港城市大學生物醫學工程系（BME）副教授申亞京博士與中國科學院深圳先進技術研究院（SIAT）合作，成功開發出了一種製造毫米級（Millirobots）機器人的方法。該方法只需要在毫米機器人表面噴塗磁性噴霧劑，在磁場驅動下，被塗物體就能在不同的表面上爬行、行走或者滾動。
由於磁性塗層具有生物相容性，可以在需要時分解成粉末，因此該技術具有生物醫學應用的潛力，包括導管導航和藥物輸送。
該研究成果於2020年11月18日發表於科學雜誌《科學機器人》（Science Robotics）上。題目為 「An agglutinate magnetic spray transforms inanimate objects into millirobots for biomedical applications」（凝集磁性噴霧將無生命的物體轉化為用於生物醫學應用的毫微機器人）。
圖｜申亞京團隊
磁性外套是製造毫米機器人的關鍵
一直以來，科學家在尋找能夠適應不同環境且能用於生物醫學的微型機器人。申教授團隊採用了一種簡單的方法，給物體覆蓋磁性外衣，然後用磁場驅動。根據申博士的介紹，「磁性外套」 可以將任何物體變成機器人並且控制它們運動。
這種神奇的磁性外套又叫M-spray，是由聚乙烯醇（PVA）、麩質蛋白（Gluten）和鐵微粒（Iron Particles）組成，可以在瞬間穩固地粘附在一維、二維或三維物體的表面上，無論這個表面是粗糙還是光滑。M-Spray能夠在物體表面形成厚度為0.1-0.25毫米的薄膜，足以保留物體的原始尺寸、形式和結構。
圖｜研究團隊向物體表面噴塗M-Spray
當受到磁場驅動時，這些機器人可以在玻璃、皮膚、乃至木頭到沙子表面進行多種形式的運動，例如爬行、翻轉、步行和滾動。該團隊還通過棉線、摺紙或者塑料管將物體轉化成更複雜的爬行動物機器人、多足機器人或者滾動機器人。
一般來說，微型機器人在結構固定之後，其運動模式基本確定，很難發生改變。但申博士團隊的微型機器人突破了這一點。通過將M-Spray粘在物體表面，再通過對其施加強磁場，就可以改變M-spray塗層的磁性顆粒的分布方向和排列方向，以實現對微型機器人運動方式的靈活控制。
實驗表明，噴塗了磁性外套的微型機器人，能夠在不同運動模式之間靈活切換。比如寬敞環境下可以以3D毛毛蟲的形式運動，而到了狹窄區域，則能以平面（2D）方式 運動。
已在兔子體內測試
為了進一步驗證毫米機器人在藥物遞送上的應用可能性，申博士團隊在兔子體內進行了相關測試。對兔子麻醉後，通過放射成像追蹤兔子體內塗有磁性外套的膠囊，當膠囊達到目標區域後，研究人員施加震蕩磁場使其分解。申博士介紹說：「M-Spray的可控分解特性，能夠讓藥物在目標位置釋放，而不是在器官中擴散。」
在強酸環境（PH=1）下，M-Spray 塗層8分鐘後分解。但如果在其表面附加PVA 層，能延長到15分鐘，再用鎳顆粒代替鐵顆粒，則可堅持30分鐘以上。這表明其在生物體內進行長距離藥物輸送是可能的。
「 我們的實驗結果表明，可以用 M-spray 構建不同的毫米級機器人，以適應各種環境、表麵條件和障礙物。 我們希望這種方法能夠促進毫米級機器人在不同領域的開發和應用，比如主動運輸、可移動傳感器和設備，特別是在有限空間內的任務。」 研究人員說。
來源：360個人圖書館
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原標題：《【資訊】中國科學家發明磁性噴霧劑，簡單噴一噴即可快速「製造」機器人，已在生物醫學領域初步應用》
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