柔軟的 3D 打印微型機器人

當瑞士制表師發(fā)明槽輪機構(gòu)（Geneva drive ，由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運動機構(gòu)，常被用來將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動）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(gòu)打造出一款包裹著黏糊糊水凝膠的 15 毫米微型機器人，而這款機器人得主要任務(wù)是深入人體喂病人吃藥。

這款奇怪的生物機器人來自哥倫比亞大學(xué)生物工程教授 Samuel Sia 的實驗室，它無需電池或電線驅(qū)動，但醫(yī)生可以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(yī)療的需求。“醫(yī)生可以根據(jù)病人的反應(yīng)對療法進行相應(yīng)的調(diào)整。”Sia 教授說道。

雷鋒網(wǎng)了解到，Sia 教授已經(jīng)在患有骨癌的小白鼠身上完成了初步測試，而實驗結(jié)果則發(fā)布在了《科學(xué)機器人》雜志上，未來 Sia 教授的實驗室將開展更加深入的實驗。

槽輪裝置的打造只需 30 分鐘

起初，Sia 教授的團隊使用 3D 打印技術(shù)來完成槽輪機構(gòu)和微型機器人的制造，隨后他們找到了一位經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員，利用水凝膠一層層的塑造固體橡膠的形狀。眼下，制造微型機器人需要人手一層層的拼裝，但 Sia 表示未來這一過程能實現(xiàn)全面自動化。雖然看起來很復(fù)雜，但微型機器人的制造還是挺方便的，30 分鐘之內(nèi)就能完全搞定。而如果使用現(xiàn)有的 3D 打印技術(shù)，制造類似的設(shè)備則需要數(shù)小時，最重要的是大多數(shù) 3D 打印機根本就用不了柔軟的水凝膠。

整套微型機器人的工作就像發(fā)條裝置，當外置磁石（嵌入納米鐵離子的膠塊）移動一個簡單的齒輪，柔軟的槽輪機構(gòu)就會前進一步，而每前進一步，六個藥艙中就會有一個釋放存儲的藥物。

看到這里你可能會產(chǎn)生疑問：如果人體外部有磁石，微型機器人會不會被意外激活并一次將所有藥物釋放出來？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激活微型機器人，但在某些情況下確實會出 Bug 。不過，實驗室正在開發(fā)新的解決方案，未來他們可能會利用超聲波技術(shù)激活微型機器人。”

Sia 教授認為，處理槽輪機構(gòu)并非設(shè)計中的難點，材料的選擇才是。對人體臟器來說，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后會像果凍一樣化掉，那么設(shè)計指標就根本達不到了。“因此，我們所選的材料必須有一定的硬度。”

這套輪槽機構(gòu)由水凝膠打造

在實驗中，兩撥不同的小白鼠采用了不同的療法，一撥用微型機器人治療，另一撥則采用常規(guī)的化療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用微型機器人治療的小白鼠腫瘤生長變慢了，腫瘤細胞也開始大規(guī)模死亡，腫瘤對其他器官的侵害現(xiàn)象也消失了。

小白鼠體內(nèi)的微型機器人

這樣看來，能精準進行藥物靶向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的釋放。不過，Sia 教授認為眼下這套裝置只是驗證了某些概念，他并不著急量產(chǎn)這款微型機器人。

不過，Sia 教授非?？春眠@款微型機器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，未來柔軟的微型機器人能成為醫(yī)生的好幫手，從內(nèi)到外的完成修復(fù)工作。雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))了解到，Sia 教授的制作平臺可以打造多款功能指向不同的裝置，相信其中一定有能在未來派上用場的。

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