北京
南洋理工大學4.4毫米機器人利用無線磁控切割組織、遞送藥物并收集樣本。
新加坡南洋理工大學的研究人員開發出一種種子大小的手術機器人，能夠在不到一秒的時間內在五種不同功能之間切換，為微創醫療操作提供了一種潛在的新工具。
該機器人長度僅4.4毫米，利用弱磁場進行無線控制。盡管尺寸極小，但它能夠在柔軟表面上移動、切割生物組織、釋放藥物、抓取并儲存組織樣本，還能遠程產生熱量。
科學家表示，這一裝置解決了微型機器人領域的一個長期挑戰：在單個微小機器人中集成多種功能，同時不犧牲控制能力或機動性。
研究團隊在實驗室中使用生物組織和軟組織模型展示了該機器人的能力，結果顯示它可以在復雜環境中導航，同時執行多項醫療任務。
一個機器人，五種職能
與大多數僅能執行一兩種任務的微型磁性機器人不同，南洋理工大學的這一裝置可以快速切換多種工具。
領導這項研究的林國展副教授說：“大多數此類磁性機器人只能執行一兩種功能。我們最新的發明現在可以做到五種，我們的長遠目標是讓醫生在體內使用這些微型機器人，將它們導航到目標位置，并用它們進行治療。”
該機器人由名為PDMS（聚二甲基硅氧烷）和Ecoflex的軟硅膠類材料制成。整個結構中嵌入了微小的磁性顆粒，能夠對外部磁場作出響應。
系統的核心是一個磁性模塊，該模塊可以在不同方向上被磁化、退磁和重新磁化。每種磁化方向會激活不同的功能，使得同一個機器人能根據需要部署各種工具。
研究人員還設計了機器人的不同區域，使其能獨立響應磁信號。這避免了整個裝置像單個磁體那樣整體移動，而這是許多現有微型機器人系統的一個普遍局限。
該設計還引入了被稱為“滾動”的第六個自由度，使機器人能夠繞其長軸旋轉。這一新增的運動能力在穿越人體內狹窄且不規則的通道時，能夠提供更強的控制能力。
為狹窄空間而打造
為評估其性能，團隊在雞肝和用于模擬軟組織生物組織的明膠基材料上對機器人進行了測試。
機器人成功切割了組織、釋放了代表藥物的微粒、收集并儲存了組織樣本，還通過磁感應產生了局部熱量。研究人員表示，這種加熱能力可以支持目前正在探索用于癌癥治療的磁熱療法。
研究團隊還通過將材料與人體皮膚細胞接觸來評估其安全性。接觸后超過99%的細胞仍然存活，這表明在實驗室條件下材料毒性很低。
研究人員目前正在探索如何將該機器人與醫學成像系統、傳感器以及人造器官模型相整合。他們也在與外科醫生合作，以了解這類系統如何融入未來的臨床工作流程。
林國展說：“要讓這些機器人更接近實際應用，我們不僅需要了解它們在實驗室中的工作原理，還要知道它們在真實的醫療環境中如何被引導、監控和控制。”
該研究發表在《先進材料》期刊上。
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