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香港城市大学超强机器虫 能爬进人体内输送药物

 2018/9/28 8:41:04 学术科普 作者:环球网 我有话说(0人评论) 字体大小:+

香港城市大学发明的微型超强机器虫“卡特彼勒”,具有与人类相当的力量,能够举起26座的迷你巴士,可通过数百条毛茸茸的腿爬进体内输送药物。

香港城市大学发明了一个带有“卡特彼勒”腿的微型机器虫,可以在人体内运送药物。这项技术背后的研究人员说,它具有相当大的力量,可以提起26座的微型巴士。它能够适应环境,并且能够沿着身体内的表面,或是完全浸没在血液、粘液这样的体液中进行有效移动。但是,让这种微毫机器虫脱颖而出的是它那数百条不到一毫米长、看起来像细小毛发的尖腿。

研究负责人申亚京说,机器虫的尖腿“大大减少了”它们之间的接触面积,因此减少了与表面的摩擦。实验测试表明,在干湿环境下,多腿机器虫的摩擦力要比无腿机器虫小40倍。它能够承载比自身重100倍的载荷,这种强度可与蚂蚁相媲美,蚂蚁是自然界中最强壮的生物之一。

香港城市大学的研究小组研究了数百种地面动物的腿部结构,包括那些有2条、4条、8条或者更多条腿的动物,特别是腿长度和腿间距的比例。机器虫身体的厚度约0.15mm,每个锥形腿的长度为0.65mm,两腿之间的间隙为0.6mm,因此腿长与间隙之间的比例约为1:1。

申博士说:“大多数动物的腿长与腿间隙之间的比例在2:1至1:1之间,所以我们决定用1:1的比例来创建我们的机器虫。”除了多腿设计,材料也很重要。该机器虫由一种称为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅材料制成,该材料嵌有磁性颗粒,使其能够通过施加电磁力进行远程控制。

研究构想的王钻开教授说:“多腿设计和材料选取都极大地改善了机器虫的疏水性能。由于人体内不同组织粗糙的表面和不断变化的质地使得运输变得具有挑战性。”因为多腿机器虫在各种情况下均表现出了令人印象深刻的性能,因此可以广泛应用于人体内药物的输送。

研究小组进一步证明,当面对比腿长高十倍的障碍物时,机器虫可以通过可变形的软腿,抬起身体的一端,形成高达90度的角度并越过障碍。通过增加施加电磁频率,提高其速度。

申博士表示,这种极强的承载能力、高效的运动能力和良好的越障能力使这款微毫机器虫非常适合在恶劣环境下应用,例如通过消化系统将药物输送到指定地点,或进行医疗检查。

在进行进一步的动物和人类测试之前,研究团队正在从可生物降解材料的寻找、新形状的研究、额外功能的增加,这三个方面做进一步开发,完善他们的研究。

申博士希望在未来两到三年内制造出一种可生物降解的机器虫,这样它就可以在完成药物传递任务后自然分解。

来源:环球网