可以吞下的“外科医生”:远程磁控微纳机器人问世

记者从中国科学技术大学获悉，该校工程科学学院微纳米工程实验室，通过将调制的涡旋光束进行单次快速曝光或三维空间扫描，加工出泳动性能与装载货物能力更强的空心管形和锥形螺旋结构，并利用该结构进行神经干细胞的体外移植、靶向药物运输治疗肿瘤细胞。相关成果日前发表在《先进材料》等期刊上。

诺贝尔奖得主理查德·费曼曾在1959年率先提出利用微型机器人治病的想法，用他的话说，就是将“外科医生”吞下。这些“外科医生”称为人造微纳机器人。受自然界微生物自由运动启发，通过电场、磁场、光场等手段可以有效地驱动这些微纳机器人，在无创手术、靶向药物运输和生物传感检测等领域具有广泛的应用。磁场驱动可以无线式精确操纵微纳机器人，改变外部磁场梯度和方向，进而使其沿着期望的轨迹运动。

研究人员设计具有特殊相位信息的光场全息图，并将其加载于空间光调制器面板上，调制出的三维涡旋光场可用于高效加工空心管状和锥形螺旋结构，利用锥形空心螺旋结构，在其表面加入磁性响应材料，采用自行搭建的三维亥姆霍兹线圈控制系统，调节输入电流的相位信息在三维空间内形成旋转磁场，磁场方向的改变使磁性结构受到磁力矩作用，进而完成有效驱动。

研究人员利用锥形空心螺旋结构内部与外部分别装载纳米及微米级货物，并在体外完成了神经干细胞的移植；利用管装微结构装载运输抗癌药物对癌细胞进行有效治疗，并通过荧光验证治疗效果。

该成果提出了简单稳定的空心管状、锥形螺旋微电机加工操纵技术，在细胞移植、体内药物运输、无创手术等领域具有重要应用前景，为相关生物医疗领域提供了新的技术手段。

来源 科技日报

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