蘇黎世聯邦理工學院的研究人員已經開發出一種方法,通過該方法,他們可以制造小至微米的機器,其中多種材料以復雜的方式交織在一起。這樣的微型機器人有一天將徹底改變醫學。

具有鐵輪(金)和聚合物底盤(紅色)的微型車輛的計算機圖形。車輛長0.25毫米。
(圖:Alcntara等人,Nature Communications 2020)
(圖:Alcntara等人,Nature Communications 2020)
機器人是如此之小,以至于它們通過我們的血管移動并將藥物輸送到體內的特定位置-這是科學家多年來一直追求的研究目標。蘇黎世聯邦理工學院的研究人員現在已經成功地首次制造出了這種由金屬和塑料制成的"微型機器",并且這兩種材料像鏈中的鏈節一樣被鏈接在一起。由于他們開發了一種新的制造技術,因此這是可能的。
"金屬和聚合物具有不同的特性,并且兩種材料在構造微型機器方面都具有優勢。為了能夠同時使用所有這些屬性,我們希望將兩種材料結合起來。通常,微型計算機由來自體外的磁場驅動。為此,必須在微型機器中內置磁性金屬零件。另一方面,聚合物具有可用于構造柔軟的運動部件或溶解在體內的部件的優點。
高科技制造方法
新的制造方法基于ETH教授SalvadorPané的專業知識。多年來,他一直致力于高精度3D打印技術的研究,該技術可用于在微米級上生產復雜的物體:3D光刻。ETH科學家使用該技術為其微機生產了一種模具。后者具有用作負極的細通道,并填充有適當的材料。
通過電化學沉積,工程師可以用金屬填充一些通道,而其他則用聚合物填充它們。最后,模具用溶劑溶解。Fabian Landers說:"我們能夠開發這種方法,因為電氣工程師,機械工程師,化學家和材料科學家在我們的跨學科小組中緊密合作。" 他是Pané小組的博士學位學生,還是《自然通訊》雜志上發表的論文的主要作者。
帶有磁輪的車輛
為了證明交織微機的可行性,ETH工程師生產了各種帶有塑料底盤和磁性金屬輪的微型車輛,這些金屬輪可以由旋轉磁場驅動。這些包括可以在玻璃表面上移動的那些,以及其他(取決于所用的聚合物)可以在液體或液體表面上游動的那些。

兩組分微型機器的其他示例的顯微鏡圖像。
圖片:Alcntara等人,《自然通訊2020》)
科學家現在將進一步開發其兩組分微機械,并用其他材料進行試驗。他們還將嘗試制作更復雜的形狀和機器,包括那些可以折疊和展開的形狀和機器。除釋放活性物質的渡輪外,未來的應用可能性還包括微型機器,利用該微型機器可以治療動脈瘤(血管膨出)或可以進行其他操作。另一個研究目標是可擴張的支架(管狀血管支架),可通過磁場將其帶到體內所需的位置。








