在Science Advances杂志的一篇论文中,洛桑联邦理工学院(EPFL)和苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的科学家团队描述了一款具有生物相容性的机器人设计,它能够根据需要改变形状,在不影响速度的情况下穿过狭窄的血管。有趣的是,论文的主要作者Selman Sakar说,他和同事们正是遵循一种变相的“折纸艺术”来设计和折叠该机器人的外部结构。

瑞士研发“微型游泳机器人” 可在人体内输送药物-复合材料网
(图片来源:ETH Zurich)

Selman Sakar在一份声明中说:“我们的机器人具有特殊的组成和结构,因此它们能够适应所通过液体的特性。例如,如果遇到的液体粘度或渗透浓度发生了变化,它们就会相应改变形状以保持速度和机动性,而不会失去对运动方向的控制。”

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(图为工作中的纳米机器人,来源:ETH Zurich)

这款机器人的秘密在于水凝胶纳米复合材料,这是一种纳米材料填充的、水合的、紧密结合的具有弹性的高分子聚合物网络。研究人员并没有在机器人内部安装微型传感器、电池和致动器,而是在纳米复合材料中填充磁性纳米颗粒,以感应周围电场的变化。然后,就可以对机器人进行“编程”,它们可以根据命令或预先设置来达到变形的效果,也可以通过利用液体流动来进行导航从而穿行于人体当中。

机器人的另一个关键优势在于:制造材料花费不高。Selman Sakar与论文合著者Bradley Nelson表示,该机器人能够以“合理”的成本批量生产。

Bradley Nelson 说:“大自然进化出了大量的微生物,它们的形态随着环境条件的变化而变化。这一基本原理为我们带来了设计灵感。我们面临的主要挑战在于,开发不同变化类型的药物形态,然后将其与新的制造技术结合起来。”

在未来,研究小组计划改进机器人在复杂流体中的导航性能。如果成功了,医生给病人开的药很可能就是一剂可吸收材料的纳米机器人。