海星幼蟲(chóng)啟發(fā)的微型機(jī)器人可以精確地提供藥物。圖片來(lái)源：瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

人類一直對(duì)微型機(jī)器人的想法很著迷，這種技術(shù)最終可以提供一系列的應(yīng)用，包括在醫(yī)療保健方面，如有針對(duì)性的藥物輸送和顯微外科手術(shù)。這種機(jī)器人的設(shè)計(jì)常常受到自然界中的微生物，如細(xì)菌或藻類的啟發(fā)。

現(xiàn)在，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一個(gè)研究小組首次開(kāi)發(fā)了一種微型機(jī)器人設(shè)計(jì)，其靈感來(lái)自海星幼蟲(chóng)，海星幼蟲(chóng)利用其表面的睫狀帶進(jìn)行游泳和進(jìn)食。這個(gè)尚未命名的微型機(jī)器人措施是一個(gè)長(zhǎng)方形，而且小十倍，只有四分之一毫米寬。它通過(guò)移動(dòng)微小的表面毛發(fā)或纖毛在液體中游動(dòng)，纖毛在各種微生物上發(fā)現(xiàn)，包括新生海星。這個(gè)超聲波激活的合成系統(tǒng)模仿了自私的纖毛帶的自然排列，并利用非線性聲學(xué)來(lái)復(fù)制幼蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)和操縱技術(shù)。

研究人員使用光刻技術(shù)建造了一個(gè)具有適當(dāng)傾斜的睫狀帶的微型機(jī)器人。然后他們從一個(gè)外部來(lái)源施加超聲波，使纖毛擺動(dòng)。合成的纖毛每秒來(lái)回跳動(dòng)超過(guò)一萬(wàn)次，這比海星幼蟲(chóng)的纖毛快了約一千倍。這些跳動(dòng)的纖毛可以用來(lái)在前面產(chǎn)生具有吸力效應(yīng)的漩渦，在后面產(chǎn)生具有推力效應(yīng)的漩渦，其綜合效應(yīng)使機(jī)器人 "火箭式 "地前進(jìn)。

在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，研究人員成功地使微型機(jī)器人在液體（如水）中直線游泳。在水中加入微小的塑料珠子，就有可能看到微型機(jī)器人產(chǎn)生的渦流。研究人員隨后安排了睫狀帶，使一個(gè)吸力漩渦位于一個(gè)推力漩渦旁邊，模仿海星幼蟲(chóng)使用的喂食技術(shù)。這種安排使機(jī)器人能夠收集顆粒，并將它們按照預(yù)定的方向送出去。

研究人員認(rèn)為，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，這種微型游泳器可以準(zhǔn)確無(wú)誤地將藥物送到病變細(xì)胞中。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的丹尼爾-艾哈邁德說(shuō)：“我們的愿景是將超聲波用于推進(jìn)、成像和藥物輸送。最初應(yīng)用領(lǐng)域可能是治療胃部腫瘤。微型機(jī)器人將藥物專門運(yùn)送到胃腫瘤的部位，然后將其送到那里，這可能使藥物更有效地被腫瘤細(xì)胞吸收，并減少副作用。”

然而，在這之前，一個(gè)重大挑戰(zhàn)仍有待克服：成像。研究人員已經(jīng)計(jì)劃通過(guò)加入造影劑，如那些已經(jīng)用于超聲醫(yī)學(xué)成像的造影劑，使微型機(jī)器人更加明顯。