旋转、跳跃、还会游泳......斯坦福团队为药物精准递送开发毫米级折叠机器人
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当我们生病时，最希望的就是有个灵丹妙药，能在吞下后瞬间药到病除。然而，痛点还在那里，而你，仍在苦苦等待它褪去。实际上，药物并不能总是如你所愿精准靶向你希望它治疗的那个痛点。所以，它的疗效也就成了薛定谔的猫。
几十年来，非处方药已经治愈了许多疾病，但仍有更多疾病由于无法让药物到达治疗靶点，导致“药未到病未除”。
为此，生物医学领域的研究人员已开始探索在治疗更复杂疾病时改善靶向给药的方法。
毫米级折纸机器人可以在狭小的空间内进行无线操作，并根据特定任务改变形状。这些特点已被证明在生物医学应用方面具有巨大的潜力，如诊断疾病、靶向药物递送和微创手术等。
北京时间2022年6月15日，发表在《Nature Communications》上的一项最新研究中，来自斯坦福大学机械工程系助理教授Renee Zhao领导的研究团队开发了一种磁驱动的无线毫米级折纸微型机器人Millirobot，它可以以爬行、翻转、跳跃，甚至游泳的方式进入体内各种复杂狭小的空间。该团队表示，Millirobot可以取代导致潜在不良副作用的口服药片或静脉注射，并有望成为生物医学领域的救星。
Renee Zhao是微型机器人领域的领军人物。近日，发表在《Science Advances》封面上的一项研究中，Renee Zhao的团队开发了一种磁力驱动的仿生软体“爬虫”，可以在经过窄小的空间时储存和释放药物。
新的Millirobot是他们目前设计的最先进的微型机器人之一，其宽度不到7.8毫米，并配有一块磁性板，可以同时实现“水陆两栖”运动：能够快速穿过器官光滑，或不平坦的表面，并在体液中游动，在运输药物的同时通过无线方式推进自身前行。
与吞服药片或注射液不同，Millirobot会保留药物直到达到目标位置，然后释放出高浓度药物。
Renee Zhao说：“这正是我们的机器人实现靶向药物递送的方式。”
这项新的突破性设计超越了大多数基于折纸的机器人，后者只使用可折叠性来控制机器人变形和移动；而Millirobot可以利用折叠动作来执行某些动作，例如挤出药物，就像拉手风琴挤出空气的方式一样。
该团队还考虑了Millirobot展开形式的刚性如何使其自身在环境中推进，以在不增加体积的情况下从材料中获得更多功能。
Renee Zhao解释说，单一结构实现的功能越多，手术的侵入性就越小。
该设计的另一个独特之处在于结合了某些几何特性，包括中间的长孔和侧面向上倾斜的狭缝，这样做可以减少液体的阻力以提高游动效率。
Renee Zhao说：“这种设计可以给机器人带来负压，使其快速游动，同时为药物的拾取和递送提供吸力。”
总之，该团队充分利用了这个微型机器人的几何特性，并探索单一结构的不同应用和不同功能。
目前，Renee Zhao的实验室正在考虑如何通过建立新技术来改进现有的治疗方式。如果这项研究成果按照预定的方式推进，Millirobot将不仅可以为有效递送药物提供方便的方式，还可以用于携带仪器或摄像头进入身体，改变医生为患者检查的方式。该团队还致力于使用超声波成像来跟踪机器人的去向，从而消除任何需要切开器官等侵入性的操作。
Millirobot目前正在动物实验之前进行测试，如果成功，人体临床试验将随后开展。
Millirobot在猪胃中的“两栖运动”
Renee Zhao表示，她的团队继续将各种新颖的智能材料和结构组合成独特的设计，最终形成新的生物医学设备。她还计划继续缩小Millirobot的尺寸，以进一步进行微尺度的生物医学研究。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-30802-w
https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abm7834
