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小型机器人会游泳 可用于人体内药物传输

一种新型机器人由一个小磁头和弯曲的弹性尾巴构成,游泳时看上去很像精子。通过改变电磁流,科学家们可以对其进行控制引导。图为显微镜下被染色的人类精子细胞。(维基百科)

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【大纪元2018年10月12日讯】(大纪元记者晨曦编译报导)英国的科学家们从人类精子上得到了灵感,从而设计了一种会游泳的、如跳蚤般大小的机器人,它能在病人的血管内游动以输送药物

这种机器人由一个小磁头和弯曲的弹性尾巴构成,游泳时看上去很像精子。通过改变电磁流,科学家们可以对其进行控制引导。

该研究发表在今年九月的《流体物理学》(Physics of Fluids)期刊上,其作者之一、英国埃克塞特大学(University of Exeter)的讲师Feodor Ogrin表示,这种类似精子的小机器人为病人体内的药物传输提供了一种经济而高效的模式。它们能够在病人的血管中游动,从而将药物输送到身体的正确部位。在Ogrin看来,该技术的发明将给这一医学领域带来重大变化。

模仿精子的形状设计会游泳的机器人,这一想法在之前的研究中已经进行过测试。但Ogrin和同事们认为,他们设计的机器人的尾巴可以用简单的3D打印模具制作,因此不仅造价低,而且其头部与尾部的比例也堪称完美。

埃克塞特大学的研究团队起初制造了若干个类似的机器人,其尾巴长度从0.04英寸到0.5英寸(1到12毫米)不等。研究人员将它们放入不同粘度的液体中,然后用不同强度的电磁流诱导它们向前游动。正如精子细胞甩著尾巴向前推进一样,这些磁性机器人也会甩动自己的尾巴沿当前的水流前进。

通过实验,研究人员最终确认,尾巴长度为0.15英寸(4毫米)的机器人移动速度最快且最容易控制。

之后,科学家们对他们的第二个假设进行了测试:如果这些小机器人被固定在狭窄的通道(例如动脉)中,它们是否可以通过尾部运动来向前泵送液体流过通道?为了找到答案,团队将机器人固定在培养皿内一个小矩形槽一端的柱子上,然后灌上液体。毫无疑问的是,当打开电磁流来刺激机器人时,它尾部的动作足以不断地将液体泵入水槽。

尽管0.15英寸(4毫米)长的机器人可以轻松游过成人的主动脉(直径约1英寸或25毫米的血管),但人类的许多毛细血管只有大约8微米宽——比主动脉小约3000倍,比这种小机器人还要小500倍。因此,为满足实际需要,科学家们下一步还将研制更加微小的机器人。◇

责任编辑:朱涵儒

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2018-10-12 2:36 PM
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