华人学者开发药物输送机器人，承重强度堪比人类大力士！（附机器人动图）

药明康德AI/报道

近日，来自香港城市大学的科学家们为我们带来了一项新技术：研究人员们开发出了一种新型迷你软型机器人，能够承受沉重的负荷并适应恶劣的环境。包含该成果的论文近日已经发表在了《Nature Communications》上。这种迷你运输机器人可以完成在人体内运送药物等操作，为医疗技术的进步奠定了基础。

本文来源：药明康德AI

这个迷你机器人外形和毛毛虫有一些相似：它拥有数百条不足1毫米长的尖腿，看上去就像短小的毛发一样，而这一点也成为了这款机器人的最大亮点。这种独特的设计并非突发奇想，研究人员们在设计之前已经研究了数百种地面动物的腿部结构，并着重研究了这些动物腿长和腿间距的比值，而正是这些研究结果让科学家们获得了灵感。他们发现，大多数动物的腿长与腿间距的比例在1:1到2:1之间不等，因此，他们决定采用1:1的比例来创建迷你机器人。

▲这款迷你机器人的外形示意图（图片来源：香港城市大学）

这款机器人的身体厚度约为0.15毫米，每条锥形腿的长度为0.65毫米，腿间距约为0.6毫米，使得腿长与腿间距比约为1:1。另外，机器人采用的锥形腿设计大大减少了它们的接触面积，从而减少了与表面的摩擦，使机器人能够有效地在身体内部的表层进行移动，即使在布满血液或粘液的情况下，机器人的移动也丝毫不受影响。实验室测试表明，无论在潮湿还是干燥的环境中，这款迷你机器人的摩擦力都比无肢机器人小约40倍。

除了腿部设计之外，这款机器人的另外一大亮点就在于它使用的材料。该机器人是用一种叫做聚二甲基硅氧烷（PDMS）的硅材料制造的，该材料嵌入了磁性颗粒，通过施加电磁力可以对其进行远程控制。 研究人员表示，机器人材料的选择以及多腿设计，都大大提高了它的疏水性能。此外，这种材料的柔软度很高，可以很容易进行切割，从而形成各种形状和大小的机器人，用于不同的用途。

▲该迷你机器人的两种运动模式：利用前脚进行翻转（左），分别利用左脚和右脚交替摆动身体（右）（图片来源：香港城市大学）

通过实验中使用的磁力机械手控制，机器人可以利用其前脚向前翻转，以及通过分别站在左脚和右脚上交替摆动身体来前进。同时，当面对高于其腿部长度十倍以上的障碍物时，具有可变形软腿的机器人能够抬起其身体的一端，形成一个高达90度的角度，从而轻松穿过障碍物。并且，机器人可以通过提高施加的电磁频率来提高其速度。

另外，该机器人还表现出非凡的装载能力。实验室测试表明，该机器人能够承载比自身重100倍的负荷，其强度可与自然界最强的大力士之一——蚂蚁相媲美。换句话说，该机器人的承重强度相当于一个人举起一辆26座的迷你巴士。这一特质让机器人在药物输送方面展现了可能性。同时，该机器人可以在不同的地形上穿梭，这使其在人体内不同组织的崎岖表面和不断变化的质地中都能进行药物的输送。

▲该机器人在胃部模型上进行药物输送模拟（图片来源：香港城市大学）

香港城市大学生物医学工程系助理教授申亚京博士表示：“这种机器人具有强大的携带能力、高效的运动能力和良好的越障能力，使其非常适合在恶劣环境下进行应用，如通过消化系统将药物运送到指定地点，或进行医学检查等。”

研究人员的下一步目标，就是寻找可生物降解的材料，为这款迷你机器人增加额外的特性，可以让其在完成药物输送任务后在体内自然分解。

参考资料：

[1] Tiny soft robot with multilegs paves way for drugs delivery in human body. Retrieved September 29, 2018, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/cuoh-tsr092518.php

[2] Lu, et al., (2018). A bioinspired multilegged soft millirobot that functions in both dry and wet conditions. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-06491-9

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