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科學家研制微型“細菌機器人” 體長幾十微米

http://www.bfqmb.cn 2009-04-21 11:01 來源:機器人天空

  據(jù)美國科學日報報道,目前,瑞士蘇黎世理工學院科學家首次建造像細菌一樣大小的微型機器人,這種機器人可在醫(yī)學領(lǐng)域用于人體治療。

  該機器人是長有微型頭狀結(jié)構(gòu)的螺旋線,像小型螺絲錐一樣可在液體中旋進。當它們移動前進時,它們就像長著鞭子一樣尾巴的丑陋細菌,目前僅能通過顯微鏡觀測這些機器人,它們的體長為25-60微米,就像自然界中長有鞭毛的細菌,自然界中長鞭毛的細菌一般體長為5-15微米,有些細菌的體長可達到20微米。

  這種微型螺旋線形狀的機器人是模擬大腸桿菌和類似的細菌設計的,目前科學家稱它們?yōu)椤叭嗽旒毦廾保ˋBFs),這里的鞭毛是指細菌身體上像鞭子一樣的尾部。蘇黎世理工學院機器人智能系統(tǒng)學會教授布拉德利-納爾遜(Bradley Nelson)領(lǐng)導一支研究小組從事這種機器人的設計、制造,并進行可操縱性游動控制。相比之下,這種機器人與細菌原型不同的是,它們將在人體疾病治療方面發(fā)揮著重要作用。

  這種微型機器人是由蒸汽沉積的超薄物質(zhì)層構(gòu)成,該物質(zhì)層是以銦、鎵、砷和鉻物質(zhì)特定的序列排列起來,然后這個細狹長的物質(zhì)層卷曲起來,形成螺旋線形狀。在機器人的前端有一個“微型頭部”,是由鉻、鎳和金三層合金薄膜構(gòu)成,也是采用蒸汽沉積方式形成的,鎳是一種軟磁鐵,與其他物質(zhì)相比,鎳具有一定的磁性。納爾遜解釋稱,這種特殊的磁頭能使這種微型機器人以特殊的方式在磁場中移動,這個螺旋狀機器人可在液體中游動,整個運動可通過顯微鏡進行觀測記錄。

  在研究小組研究的軟件下,通過調(diào)節(jié)幾個磁圈產(chǎn)生磁場的強度和方向,這種微型機器人能夠移動至特殊的目標,它可以向前、向后、向上或向下移動,還可以任何方向旋轉(zhuǎn)。納爾遜說:“我們研制的這個軟件基于大量的物理和數(shù)學原理?!彼恍枰魏文芰勘隳苡蝿?,也不需要任何可移動組件,惟一對它起到移動作用的就是磁場,這種微型機器人通常游動時每秒可行進20微米,相當于其體長。納爾遜指出,改變磁場作用力可提高其速度,使該機器人每秒可行進100微米,對照之下,大腸桿菌每秒行進30微米。

  這種微型機器人的設計用于生物醫(yī)學領(lǐng)域,例如:它可以攜帶藥物抵達人體內(nèi)預定的位置,移除人體內(nèi)動脈斑塊或幫助生物學家修改細胞結(jié)構(gòu),由于細胞結(jié)構(gòu)非常微小,使得生物學家很難直接操作。在最初的研究實驗中,蘇黎世理工學院科學家能使該機器人攜帶聚苯乙烯微球體。納爾遜強調(diào)稱,盡管當前研究小組仍進行著基礎性的研究,但在不久的將來將進行實際性的醫(yī)學應用。

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