不用電不用線,這台微型機器人卻能進入體內餵你吃藥

作者 | 發布日期 2017 年 01 月 07 日 0:00 | 分類 奈米 , 材料 , 機器人 follow us in feedly

當瑞士製錶師發明日內瓦驅動機構(Geneva drive)時,他們恐怕根本想不到有朝一日生物工程師會利用這一機構打造出一款包裹著黏糊糊水凝膠的 15 公釐微型機器人,而這款機器人的主要任務是深入人體餵病人吃藥。



這款奇怪的生物機器人來自哥倫比亞大學生物工程系教授 Samuel Sia 的實驗室,它無需電池或電線驅動,但醫生可在體外精確控制藥劑的用量和釋放。Sia 教授表示,這款生物機器人是為新時代而生的,它能滿足用戶個性化醫療的需求。「醫生可以根據病人的反應對療法進行相應的調整。」Sia 教授說。

Sia 教授已在患骨癌的小白鼠身上完成初步測試,而實驗結果則發表在《科學機器人》雜誌,未來 Sia 教授的實驗室將展開更深入的實驗。586dea47266bf

▲ 槽輪裝置的打造只需 30 分鐘。

起初,Sia 教授的團隊使用 3D 印技術來完成槽輪機構和微型機器人的製造,隨後他們找到一名經驗豐富的技術人員,利用水凝膠一層層塑造固體橡膠的形狀。現在製造微型機器人需要人工一層層拼裝,但 Sia 表示未來這一過程能全面自動化。雖然看起來很複雜,但微型機器人的製造頗為方便,30 分鐘內就能完全搞定。如果使用現有的 3D 印技術,製造類似的設備則需要數小時,最重要的是大多數 3D 印機根本就不能使用柔軟的水凝膠。

整套微型機器人的工作就像發條裝置,當外置磁石(嵌入奈米鐵離子的膠塊)移動一個簡單的齒輪,柔軟的槽輪機構就會前進一步,而每前進一步,6 個藥倉中就有一個釋放儲存的藥物。

看到這裡可能會產生疑問:如果人體外部有磁石,微型機器人會不會意外觸發並一次釋放所有藥物?也就是說,這個奇怪的裝置是否對人體有害?

Sia 教授表示:「身上有磁石的人從病人身邊走過不會觸發微型機器人,但在某些情況下確實會出 bug。不過,實驗室正在開發新的解決方案,未來他們可能會利用超音波技術觸發微型機器人。」

Sia 教授認為,處理槽輪機構並非設計中的難處,材料的選擇才是。對人體內臟來說,柔軟且彈性十足的材料是最佳選擇,不過如果這些材料進入人體後會像果凍一樣融化,那就達不到設計目標了。「因此,我們所選的材料必須有一定的硬度。」586dea47c6a17

▲ 輪槽機構由水凝膠打造。

在實驗中,兩組不同的小白鼠採用不同療法,一組用微型機器人治療,另一組則用常規化療。結果發現,微型機器人治療的小白鼠腫瘤生長變慢了,腫瘤細胞大規模死亡,腫瘤對其他器官的侵害現象也消失了。586dea4885d48

▲ 小白鼠體內的微型機器人。

這樣看來,能精準進行藥物標靶釋放的微型機器人確實效果明顯。除了釋放藥物,未來這套裝置還能控制荷爾蒙。不過,Sia 教授認為這套裝置只是驗證了某些概念,他並不急著量產。

不過,Sia 教授非常看好這款微型機器人在醫療領域的應用,未來柔軟的微型機器人能成為醫生的好幫手,從內到外完成修復工作。Sia 教授的製作平台可以打造多款功能不同的裝置,相信其中一定有未來能派上用場的產品。

(本文由 雷鋒網 授權轉載,首圖為 3D 列印微型機器人。)

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