受穿山甲啟發(fā)，一款深入人體內(nèi)治療的醫(yī)療機(jī)器人誕生了

不受束縛的磁性微型軟機(jī)器人能夠進(jìn)入難以到達(dá)的區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)安全、破壞性和微創(chuàng)的醫(yī)療程序，然而，軟體限制了非磁性外部刺激源在機(jī)器人上的集成，從而限制了此類機(jī)器人的功能。最近，在《自然通訊》中發(fā)表了一篇論文，研究人員受穿山甲啟發(fā)開發(fā)磁控軟體醫(yī)療機(jī)器人。

穿山甲是一種迷人的生物，這種動(dòng)物看起來像一個(gè)行走的松果，因?yàn)樗俏ㄒ灰环N全身覆蓋著堅(jiān)硬鱗片的哺乳動(dòng)物。穿山甲的鱗片由角蛋白制成，就像我們的頭發(fā)和指甲一樣，這些鱗片重疊并直接連接到下面的軟皮膚層，可以在他們遇到危險(xiǎn)的時(shí)候蜷縮成一團(tuán)。

斯圖加特馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所物理智能部的研究人員對(duì)穿山甲如何瞬間卷起鱗片覆蓋的身體特別著迷，并且受其啟發(fā)，建立以動(dòng)物結(jié)構(gòu)為模型的柔性機(jī)器人。該機(jī)器人可以像穿山甲一樣，一眨眼變成一個(gè)球體，并且還有散發(fā)熱量等附加功能，在必要的時(shí)候可以發(fā)揮一些其他作用。

研究團(tuán)隊(duì)提出了這樣的一個(gè)方案：設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)度不超過2CM的機(jī)器人，機(jī)器人由兩層聚合物材質(zhì)的軟層組成，上面布滿了小磁性顆粒，第二層是一些硬質(zhì)的組件，由排列的金屬制作而成。這種方案制作出來的機(jī)器人盡管帶有金屬部件，但他整體仍然是柔軟且靈活的，可以安全地應(yīng)用在人體內(nèi)。

根據(jù)設(shè)計(jì)，機(jī)器人暴露在低頻磁場(chǎng)中時(shí)，研究人員可以將機(jī)器人卷起并隨意前后移動(dòng)，金屬部件像動(dòng)物的鱗片一樣突出，避免傷害周圍的任何組織，卷起來的機(jī)器人可以運(yùn)送藥物等顆粒，例如我們需要穿過消化系統(tǒng)等地方時(shí)，這種柔性小機(jī)器人就可以幫上忙了。

當(dāng)機(jī)器人暴露在高頻磁場(chǎng)中時(shí)，內(nèi)部的金屬溫度會(huì)升至 70°C 以上，這種溫度能用于多種醫(yī)療程序，例如治療血栓、止血和去除腫瘤組織。機(jī)器人可以自由移動(dòng)至病癥處，可以到達(dá)一些目前儀器難以到達(dá)的地方，大大提升了治療的安全性及普遍性，因此，穿山甲機(jī)器人在醫(yī)用行業(yè)被廣泛看好。

研究團(tuán)隊(duì)使用動(dòng)物內(nèi)臟對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行了胃腸道的醫(yī)療測(cè)試，將50 μm厚鋁鱗片且重疊率為 50% 的機(jī)器人裝入標(biāo)準(zhǔn)尺寸的“0”明膠膠囊中進(jìn)行口服給藥，這樣可以將這些機(jī)器人非侵入性地部署在難以到達(dá)的曲折區(qū)域，例如小腸，而使用內(nèi)窺鏡檢查或結(jié)腸鏡檢查等既定技術(shù)很難進(jìn)入小腸，結(jié)論是，機(jī)器人可以通過焦耳加熱或滯后損耗兩種機(jī)制使用交變磁場(chǎng)或射頻場(chǎng)實(shí)現(xiàn)加熱。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)表達(dá)了對(duì)穿山甲機(jī)器人未來的寄望：“有一天，它可以以一種微創(chuàng)且溫和的方式到達(dá)身體最狹窄和最敏感的區(qū)域，并根據(jù)需要散發(fā)熱量?！?/p>