受穿山甲启发，一款深入人体内治疗的医疗机器人诞生了

2023-06-25 19:05

不受束缚的磁性微型软机器人能够进入难以到达的区域，可以实现安全、破坏性和微创的医疗程序，然而，软体限制了非磁性外部刺激源在机器人上的集成，从而限制了此类机器人的功能。最近，在《自然通讯》中发表了一篇论文，研究人员受穿山甲启发开发磁控软体医疗机器人。

穿山甲是一种迷人的生物，这种动物看起来像一个行走的松果，因为它是唯一一种全身覆盖着坚硬鳞片的哺乳动物。穿山甲的鳞片由角蛋白制成，就像我们的头发和指甲一样，这些鳞片重叠并直接连接到下面的软皮肤层，可以在他们遇到危险的时候蜷缩成一团。

斯图加特马克斯·普朗克智能系统研究所物理智能部的研究人员对穿山甲如何瞬间卷起鳞片覆盖的身体特别着迷，并且受其启发，建立以动物结构为模型的柔性机器人。该机器人可以像穿山甲一样，一眨眼变成一个球体，并且还有散发热量等附加功能，在必要的时候可以发挥一些其他作用。

研究团队提出了这样的一个方案：设计一个长度不超过2CM的机器人，机器人由两层聚合物材质的软层组成，上面布满了小磁性颗粒，第二层是一些硬质的组件，由排列的金属制作而成。这种方案制作出来的机器人尽管带有金属部件，但他整体仍然是柔软且灵活的，可以安全地应用在人体内。

根据设计，机器人暴露在低频磁场中时，研究人员可以将机器人卷起并随意前后移动，金属部件像动物的鳞片一样突出，避免伤害周围的任何组织，卷起来的机器人可以运送药物等颗粒，例如我们需要穿过消化系统等地方时，这种柔性小机器人就可以帮上忙了。

当机器人暴露在高频磁场中时，内部的金属温度会升至 70°C 以上，这种温度能用于多种医疗程序，例如治疗血栓、止血和去除肿瘤组织。机器人可以自由移动至病症处，可以到达一些目前仪器难以到达的地方，大大提升了治疗的安全性及普遍性，因此，穿山甲机器人在医用行业被广泛看好。

研究团队使用动物内脏对该机器人进行了胃肠道的医疗测试，将50 μm厚铝鳞片且重叠率为 50% 的机器人装入标准尺寸的“0”明胶胶囊中进行口服给药，这样可以将这些机器人非侵入性地部署在难以到达的曲折区域，例如小肠，而使用内窥镜检查或结肠镜检查等既定技术很难进入小肠，结论是，机器人可以通过焦耳加热或滞后损耗两种机制使用交变磁场或射频场实现加热。

研发团队表达了对穿山甲机器人未来的寄望：“有一天，它可以以一种微创且温和的方式到达身体最狭窄和最敏感的区域，并根据需要散发热量。”