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小型機械人會游泳 可用於人體內藥物傳輸

一種新型機械人由一個小磁頭和彎曲的彈性尾巴構成,游泳時看上去很像精子。通過改變電磁流,科學家們可以對其進行控制引導。圖為顯微鏡下被染色的人類精子細胞。(維基百科)

英國的科學家們從人類精子上得到了靈感,從而設計了一種會游泳的、如跳蚤般大小的機械人,它能在病人的血管內遊動以輸送藥物。

這種機械人由一個小磁頭和彎曲的彈性尾巴構成,游泳時看上去很像精子。通過改變電磁流,科學家們可以對其進行控制引導。

該研究發表在今年九月的《流體物理學》(Physics of Fluids)期刊上,其作者之一、英國埃克塞特大學(University of Exeter)的講師Feodor Ogrin表示,這種類似精子的小機械人為病人體內的藥物傳輸提供了一種經濟而高效的模式。它們能夠在病人的血管中遊動,從而將藥物輸送到身體的正確部位。在Ogrin看來,該技術的發明將給這一醫學領域帶來重大變化。

模仿精子的形狀設計會游泳的機械人,這一想法在之前的研究中已經進行過測試。但Ogrin和同事們認為,他們設計的機械人的尾巴可以用簡單的3D打印模具製作,因此不僅造價低,而且其頭部與尾部的比例也堪稱完美。

埃克塞特大學的研究團隊起初製造了若干個類似的機械人,其尾巴長度從0.04英寸到0.5英寸(1到12毫米)不等。研究人員將它們放入不同粘度的液體中,然後用不同強度的電磁流誘導它們向前遊動。正如精子細胞甩著尾巴向前推進一樣,這些磁性機械人也會甩動自己的尾巴沿當前的水流前進。

通過實驗,研究人員最終確認,尾巴長度為0.15英寸(4毫米)的機械人移動速度最快且最容易控制。

之後,科學家們對他們的第二個假設進行了測試:如果這些小機械人被固定在狹窄的通道(例如動脈)中,它們是否可以通過尾部運動來向前泵送液體流過通道?為了找到答案,團隊將機械人固定在培養皿內一個小矩形槽一端的柱子上,然後灌上液體。毫無疑問的是,當打開電磁流來刺激機械人時,它尾部的動作足以不斷地將液體泵入水槽。

儘管0.15英寸(4毫米)長的機械人可以輕鬆游過成人的主動脈(直徑約1英寸或25毫米的血管),但人類的許多毛細血管只有大約8微米寬——比主動脈小約3000倍,比這種小機械人還要小500倍。因此,為滿足實際需要,科學家們下一步還將研製更加微小的機械人。◇

阿波羅網責任編輯:夏雨荷 來源:大紀元 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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