柔軟的 3D 列印微型機器人
當瑞士製錶師發明槽輪機構（Geneva drive ，由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運動機構，常被用來將主動件的連續轉動轉換成從動件的帶有停歇的單向週期性轉動）時，他們恐怕根本想不到有朝一日生物工程師會利用這一機構打造出一款包裹著黏糊糊水凝膠的 15 毫米微型機器人，而這款機器人得主要任務是深入人體喂病人吃藥。
這款奇怪的生物機器人來自哥倫比亞大學生物工程教授 Samuel Sia 的實驗室，它無需電池或電線驅動，但醫生可以在體外精確控制藥劑的用量和釋放。Sia 教授表示，這款生物機器人是為新時代而生的，它能滿足用戶個性化醫療的需求。“醫生可以根據病人的反應對療法進行相應的調整。”Sia 教授說道。
雷鋒網瞭解到，Sia 教授已經在患有骨癌的小白鼠身上完成了初步測試，而實驗結果則發佈在了《科學機器人》雜誌上，未來 Sia 教授的實驗室將開展更加深入的實驗。
槽輪裝置的打造只需 30 分鐘
起初，Sia 教授的團隊使用 3D 列印技術來完成槽輪機構和微型機器人的製造，隨後他們找到了一位經驗豐富的技術人員，利用水凝膠一層層的塑造固體橡膠的形狀。眼下，製造微型機器人需要人手一層層的拼裝，但 Sia 表示未來這一過程能實現全面自動化。雖然看起來很複雜，但微型機器人的製造還是挺方便的，30 分鐘之內就能完全搞定。而如果使用現有的 3D 列印技術，製造類似的設備則需要數小時，最重要的是大多數 3D 印表機根本就用不了柔軟的水凝膠。
整套微型機器人的工作就像發條裝置，當外置磁石（嵌入納米鐵離子的膠塊）移動一個簡單的齒輪，柔軟的槽輪機構就會前進一步，而每前進一步，六個藥艙中就會有一個釋放存儲的藥物。
看到這裡你可能會產生疑問：如果人體外部有磁石，微型機器人會不會被意外啟動並一次將所有藥物釋放出來？也就是說，這個奇怪的裝置是否對人體有害？
Sia 教授表示：“身上有磁石的人從病人身邊走過不會啟動微型機器人，但在某些情況下確實會出 Bug 。不過，實驗室正在開發新的解決方案，未來他們可能會利用超聲波技術啟動微型機器人。”
Sia 教授認為，處理槽輪機構並非設計中的難點，材料的選擇才是。對人體臟器來說，柔軟且彈性十足的材料是最佳選擇，不過如果這些材料進入人體後會像果凍一樣化掉，那麼設計指標就根本達不到了。“因此，我們所選的材料必須有一定的硬度。”
這套輪槽機構由水凝膠打造
在實驗中，兩撥不同的小白鼠採用了不同的療法，一撥用微型機器人治療，另一撥則採用常規的化療。結果發現，採用微型機器人治療的小白鼠腫瘤生長變慢了，腫瘤細胞也開始大規模死亡，腫瘤對其他器官的侵害現象也消失了。
小白鼠體內的微型機器人
這樣看來，能精准進行藥物靶向釋放的微型機器人確實效果明顯。除了釋放藥物，未來這套裝置還能控制荷爾蒙的釋放。不過，Sia 教授認為眼下這套裝置只是驗證了某些概念，他並不著急量產這款微型機器人。
不過，Sia 教授非常看好這款微型機器人在醫療領域的應用，未來柔軟的微型機器人能成為醫生的好幫手，從內到外的完成修復工作。雷鋒網瞭解到，Sia 教授的製作平臺可以打造多款功能指向不同的裝置，相信其中一定有能在未來派上用場的。
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Spectrum