麻省理工学院研制出纳米级“机器蛇”：可在人脑血管中穿行

麻省理工学院研制出纳米级“机器蛇”

在发表在《科学机器人》杂志上的一篇论文中，来自美国麻省理工学院的机械工程师Yoonho Kim领导的团队研制出了一种小型化，柔软且高度灵活的机器人原型，该机器人可以通过曲折的人脑狭窄毛细血管。

这种机器的设计并不常见。它属于行业中称之为“连续软性机器人”的类别， 通俗地说，就像机器人蛇一样。这种机器人已经在心脏手术中进行了测试。

然而，到目前为止，物理和机械方面的限制制约了这类机器人的小型化。推进，转向和动力系统将机器人限制在厘米甚至毫米级。尽管令人印象深刻，它们仍然太大而无法通过大脑的精细脉管系统。

“连续软性机器人”设计的第二个问题是摩擦。就像蠕虫在土壤中移动一样，机器人会刮擦周围环境，产生热量并可能造成组织损坏。

Kim团队研制出的“机器蛇”主体由柔软的聚合物基质制成，可以是3D打印或注塑成型，其中植入了磁性微粒网络。由机器人外科医生协同激活或单独激活的迷你磁铁可用于确定方向。

水凝胶皮肤只有几纳米厚度，由交联聚合物制成，涂在机器人的外面。研究人员表示，在测试中，与现有产品相比，涂层可将摩擦力降低一个数量级。

没有硬质部件，电线或充满液体的囊袋意味着机器蛇可以在亚毫米级别生产。

为了展示其潜力，研究人员构建了一个虚拟比例模型来表示脑血管系统，充满了狭窄扭曲的路径和模拟动脉瘤形式的障碍。数字模拟显示，这种纳米级“机器蛇”轻松完成 穿行，并且它还能够伸出一个微小的内置激光器，用于对血管阻塞进行手术。

这种设计还需要很大的完善空间，科学家们希望最终产生远程可操纵的机器，能够以比现有手术方法更小的侵入性方式满足治疗脑损伤的临床挑战。此外，它还能够治疗目前无法进入的病灶。

迄今为止的研究已经在计算机模型或组织样本中完成。研究人员承认，在人体试验开始之前，需要进行更多的检测，特别是在生物相容性和机械寿命方面。

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美国的创新能力还是很强的