微型机器人翻动活结肠

一个矩形机器人普渡大学(Purdue University)的工程师们已经在活体动物模型上证明，即使只有几根头发那么小，也可以通过后空翻来穿过结肠。为什么后空翻?因为我们的目标是利用这些机器人在人类体内运输药物，因为人类的结肠和其他器官地形崎岖。侧翻也可以。

为什么要用一个倒立的机器人来运输毒品?将药物直接送到目标部位可以消除药物与其他器官相互作用可能导致的副作用，如脱发或胃出血。

这项研究是首次展示微型机器人在体内的生物系统中翻滚。因为它太小，不能携带电池，所以微型机扑由外部磁场供电并无线控制。“当我们给这些机器人施加一个旋转的外部磁场时，它们就会旋转，就像汽车轮胎在崎岖的路面上行驶一样，”普渡大学机械工程副教授大卫·卡佩莱里(David Cappelleri)说。“磁场还能安全地穿透不同类型的介质，这对于在人体中使用这些机器人很重要。”

研究人员选择结肠进行体内实验，因为它有一个容易进入的点，但它非常混乱。“在结肠周围移动机器人，就像在机场使用行人助行器，以更快地到达航站楼。不只是地板在动，你周围的人也在动，”普渡大学韦尔登生物医学工程学院助理教授路易斯·索罗里奥说。在结肠中，所有的液体和物质沿着路径移动，但机器人却在相反的方向移动。这不是一段容易的旅程。”

但研究人员的实验表明，尽管条件恶劣，这种磁性微型机器人仍能成功地在结肠中翻滚。

研究组在麻醉状态下，将微型机器人插入小鼠的结肠，并通过直肠注入盐水，进行了体内实验。他们使用超声波用于实时观察微型机器人移动情况的设备。

研究人员发现，这种微型机器人还可以在从猪身上切除的结肠中翻滚，这些结肠与人类的肠道相似。“移动大型动物或人类可能需要数十个机器人,但这也意味着你可以针对多个站点与多个药物的有效载荷,”克雷格Goergen说,普渡大学的莱斯利·a·戈德斯生物医学工程的副教授,他的研究小组领导工作成像通过各种组织微型机扑。

索罗里奥的实验室测试了这个微型机器人携带和释放一瓶盐水中药物的能力。研究人员给微型机器人涂上了一种荧光模拟药物，微型机器人以翻滚的动作成功地携带了整个溶液，一小时后，有效载荷慢慢从它的身体扩散出去。“我们能够很好地控制药物有效载荷的释放。这意味着我们可以引导微型机器人到体内的某个位置，让它留在那里，然后让药物慢慢出来。因为微型机器人有一层聚合物涂层，药物在到达目标位置之前不会脱落，”Solorio说。

研究显示，这种磁性微型机器人由聚合物和金属制成，成本低廉，无毒且具有生物相容性。Cappelleri的研究小组利用Birck的设施设计和制造了这些机器人纳米技术普渡大学探索公园的中心。卡佩莱里说，常用的卷对卷制造机械可以一次性生产数百个这样的微型机器人。

研究人员认为，这种微型机器人除了可以作为药物输送工具外，还可以作为诊断工具。“从诊断的角度来看，这些微型机器人可能会帮助收集组织，从而避免进行微创结肠镜检查。或者他们可以不用做传统的准备工作就能运送有效载荷结肠镜检查”,Goergen说。

这项研究发表在机器．