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全地形微型机器人可以在活结肠中翻转

普渡大学的工程师已经在活体动物模型中进行了演示,该矩形机器人的大小只有几根人类头发,可以通过向后翻转而穿过结肠。

为什么后空翻呢?因为目标是要使用这些机器人在结肠和其他器官地形崎human的人类中运输。侧翻也可以。

为什么要使用后空翻机器人来运送?将药物直接送到其目标部位可能会消除副作用,例如脱发或胃出血,否则该药物可能会沿途与其他器官相互作用而引起副作用。

这项发表在《微机械》杂志上的研究首次证明了微型机器人在体内通过生物系统翻滚。由于体积太小,无法携带电池,因此微型机器人由磁场供电并从外部进行无线控制。

普渡大学机械工程学副教授戴维·卡佩里里(David Cappelleri)说:“当我们向这些机器人施加旋转的外部磁场时,它们的旋转就像汽车轮胎会在崎terrain的地形上行驶一样。”“磁场还可以安全地穿透不同类型的介质,这对于在人体中使用这些机器人非常重要。”

研究人员选择结肠进行体内实验是因为它的进入点很容易-而且非常混乱。

普渡大学韦尔登商学院的助理教授路易斯·索洛里奥说:“在结肠周围移动机器人就像在机场使用人行者更快到达终点站。不仅地板在移动,而且周围的人也在移动。”生物医学工程学系。

“在结肠中,所有这些流体和物质都沿着路径行进,但是机器人正朝相反的方向移动。这并不是一件容易的事。”

研究人员的实验表明,尽管有这些恶劣条件,但这种磁性微型机器人仍可以在整个结肠中成功滚动。视频说明工作可在YouTube上的https://youtu。是/9OsYpJFWnN8。

该小组在麻醉下在活小鼠结肠中进行了体内实验,将微型机器人插入了盐溶液中,穿过直肠。他们使用超声波设备实时观察微型机器人的运动情况。

研究人员发现,微型机器人还可能在从猪身上切除的结肠中翻滚,这种结肠与人的内脏相似。

普渡大学的莱斯利·A·盖德斯(Leslie A. Geddes)生物医学工程副教授Craig Goergen说:“向大型动物或人类迁移可能需要数十个机器人,但这也意味着您可以针对具有多个药物有效载荷的多个地点进行攻击。”通过各种组织对微型机器人进行成像。

Solorio的实验室测试了微型机器人在盐水瓶中携带和释放药物有效载荷的能力。研究人员在微型机器人上涂上了荧光模拟药物,微型机器人以翻滚的方式成功地将其携带在整个溶液中,然后一小时后有效载荷从体内缓慢扩散。

“我们能够很好地,有控制地释放药物有效载荷。这意味着我们可以将微型机器人引导到体内某个位置,留在那儿,然后让药物缓慢释放出来。这是因为微型机器人具有聚合物涂层,药物在到达目标位置之前不会脱落。” Solorio说。

研究表明,廉价的由聚合物和金属制成的磁性微型机器人无毒且具有生物相容性。Cappelleri的研究小组使用位于普渡大学发现园(Purdue's Discovery Park)的伯克纳米技术中心的设施设计和制造了每个机器人。

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