滑铁卢大学的一个研究小组创造了智能、先进的材料，这些材料将成为未来一代软医疗微型机器人的基石。

这些微型机器人有可能以微创的方式进行医疗程序，如活组织检查、细胞和组织运输。它们可以在密闭和水淹的环境中移动，比如人体，并将脆弱而轻便的货物，比如细胞或组织，运送到目标位置。

这种微小的软体机器人最长只有一厘米长，具有生物相容性和无毒性。这些机器人由先进的水凝胶复合材料制成，其中包括从植物中提取的可持续纤维素纳米颗粒。

这项研究由化学工程系教授Hamed Shahsavan领导，描绘了微型机器人的设计、合成、制造和操作的整体方法。这项工作中使用的水凝胶在受到外部化学刺激时会改变其形状。随意定向纤维素纳米颗粒的能力使研究人员能够对这种形状变化进行编程，这对于制造功能性软机器人至关重要。

高级机器人技术智能材料(Smart - lab)主任Shahsavan说:“在我的研究小组中，我们正在弥合新旧之间的桥梁。”“我们利用传统的软物质，如水凝胶、液晶和胶体，来引入新兴的微型机器人。”

这种先进智能材料的另一个独特之处在于它具有自我修复能力，因此可以根据机器人的形状进行广泛的编程。研究人员可以切割材料并将其粘贴在一起，而无需使用胶水或其他粘合剂，以形成不同形状的不同程序。

这种材料可以通过磁性进一步修饰，从而促进软机器人在人体中的运动。作为机器人如何在人体中移动的概念证明，研究人员使用磁场控制其运动，使微型机器人通过迷宫。

“化学工程师在推动医学微型机器人研究的前沿方面发挥着关键作用，”Shahsavan说。“有趣的是，解决微型机器人中的许多重大挑战需要化学工程师拥有的技能和知识，包括传热传质、流体力学、反应工程、聚合物、软物质科学和生化系统。因此，我们具有独特的优势，可以在这一新兴领域引入创新途径。”

这项研究的下一步是将机器人缩小到亚毫米尺度。

Shahsavan的研究小组与滑铁卢大学化学工程系的Tizazu Mekonnen教授、理学院副院长(研究)Shirley Tang教授和德国斯图加特大学的Amirreza Aghakhani教授合作。

作者：滑铁卢大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231023124412.htm

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