懶人福利，微型機器人自動幫你搞定刷牙，模式自動變換

果然，人類科技進(jìn)步的原動力，就是懶惰。從洗碗機到掃地機器人，現(xiàn)在連刷牙機器人都來了!你沒聽錯，就是那種可以在你口腔中清理病菌的機器人。而且這種微型機器人，還具備牙醫(yī)助手的功能：不僅能夠根據(jù)微型機器人構(gòu)成材料的化學(xué)特性，清理導(dǎo)致蛀牙的牙齒生物膜和細(xì)菌，還能采集口腔中的病菌，幫助診斷口腔問題。

機器人怎么幫你刷牙?可變形，能除垢，還能為牙醫(yī)采集診斷資料，是這種刷牙微型機器人的3大功能。實現(xiàn)這些功能的背后原理，是同時利用了氧化鐵納米顆粒(IONP)的磁場控制和化學(xué)特性。首先，為了能對IONP進(jìn)行可控變形，研究團(tuán)隊設(shè)計了一個具有機器人原理的磁場控制平臺，能夠通過改變磁場，來組裝、重新配置和驅(qū)動IONP的上層結(jié)構(gòu)。通過這個控制平臺，IONP就可以變成具備一定剛性，類似于鬃毛一樣的形態(tài)，這些鬃毛可以像牙刷一樣，刺穿牙齒表面的生物膜，直達(dá)牙垢覆蓋面進(jìn)行清理。

微型機器人的發(fā)展依賴于微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動器和微結(jié)構(gòu)四個方面。這四個方面的基礎(chǔ)研究有三個階段：器件開發(fā)階段、部件開發(fā)階段、裝置和系統(tǒng)開發(fā)階段?，F(xiàn)已研制出直徑20微米、長150微米的鉸鏈連桿，200微米×200微米的滑塊結(jié)構(gòu)，以及微型的齒輪、曲柄、彈簧等。貝爾實驗室已開發(fā)出一種直徑為400微米的齒輪，這種發(fā)明使用在一張普通郵票上可以放6萬個齒輪和其他微型器件。德國卡爾斯魯核研究中心的微型機器人研究所，研究出一種新型微加工方法，這種方法是X射線深刻蝕、電鑄和塑料膜鑄的組合，深刻蝕厚度是10~1000微米。

微型機器人的發(fā)展，是建立在大規(guī)模集成電路制造技術(shù)基礎(chǔ)上的。微驅(qū)動器、微傳感器都是在集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上用標(biāo)準(zhǔn)的光刻和化學(xué)腐蝕技術(shù)制成的。兩者之間不同的是集成電路大部分是二維刻蝕的，而微型機器人則完全是三維的。微型機器人和超微型機器人已逐步形成一個牽動眾多領(lǐng)域向縱深發(fā)展的新興學(xué)科，它的影響力度是相當(dāng)高的。

微型機器人相信大家都不會陌生，這一類小體積機器人可以在狹小的空間內(nèi)工作，為人類提供幫助，但由于能源和體積的原因，目前還有很多值得探索的內(nèi)容。近日，南加州大學(xué)的研究團(tuán)隊制造出了一個靠甲醇驅(qū)動，只有甲蟲般大小的微型機器人“RoBeetle”。相關(guān)論文登上了《Science》機器人子刊封面。這只名為“RoBeetle”的微型機器人，長度僅為15毫米、重88毫克，卻能夠拖運自身重量2.6倍的物體。另外，它還可以額外攜帶95毫克的燃料，續(xù)航時間為2個小時。達(dá)到這樣效果的很大一部分原因是由于它一改以往電池供電，取而代之的是采用甲醇(CH3OH)作為燃料驅(qū)動。

近來，合成微納米材料已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面取得了巨大的進(jìn)步。然而，現(xiàn)有的微納米平臺在深部組織成像和體內(nèi)運動控制方面仍然不夠優(yōu)秀。近日，加州理工學(xué)院的研究人員發(fā)表了關(guān)于光聲計算機斷層掃描(photoacoustic computed tomography，PACT)引導(dǎo)的體內(nèi)腸道微型機器人的研究，在這兩方面都取得了進(jìn)步。

盡管已有研究證明，各種基于微/納米顆粒的藥物遞送系統(tǒng)都可以在酸性胃環(huán)境中存活并擴散到腸道中，但是由于其在腸道內(nèi)停留時間有限，所以藥物吸收效率仍然低下。

為了提高遞送效率，研究者已經(jīng)探索了大量基于被動擴散的目標(biāo)定位策略。但它們存在精度低、尺寸限制和特殊表面化學(xué)的問題。迫切需要這樣一種系統(tǒng)：能通過精確控制微型藥物輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)有針對性的藥物遞送，且具有較長的滯留時間和可持續(xù)的釋藥特征。由于缺乏成像引導(dǎo)控制，目前還沒有關(guān)于使用微電機在體內(nèi)進(jìn)行精確靶向遞送的報道。另外，藥物遞送系統(tǒng)必須具有生物降解性和生物相容性，在其完成任務(wù)后能夠由身體安全清除。