香港城市大學發明的微型超強機器蟲“卡特彼勒”,具有與人類相當的力量,能夠舉起26座的迷你巴士,可通過數百條毛茸茸的腿爬進體內輸送藥物。
香港城市大學發明了一個帶有“卡特彼勒”腿的微型機器蟲,可以在人體內運送藥物。這項技術背后的研究人員說,它具有相當大的力量,可以提起26座的微型巴士。它能夠適應環境,并且能夠沿著身體內的表面,或是完全浸沒在血液、粘液這樣的體液中進行有效移動。但是,讓這種微毫機器蟲脫穎而出的是它那數百條不到一毫米長、看起來像細小毛發的尖腿。
研究負責人申亞京說,機器蟲的尖腿“大大減少了”它們之間的接觸面積,因此減少了與表面的摩擦。實驗測試表明,在干濕環境下,多腿機器蟲的摩擦力要比無腿機器蟲小40倍。它能夠承載比自身重100倍的載荷,這種強度可與螞蟻相媲美,螞蟻是自然界中最強壯的生物之一。
香港城市大學的研究小組研究了數百種地面動物的腿部結構,包括那些有2條、4條、8條或者更多條腿的動物,特別是腿長度和腿間距的比例。機器蟲身體的厚度約0.15mm,每個錐形腿的長度為0.65mm,兩腿之間的間隙為0.6mm,因此腿長與間隙之間的比例約為1:1。
申博士說:“大多數動物的腿長與腿間隙之間的比例在2:1至1:1之間,所以我們決定用1:1的比例來創建我們的機器蟲。”除了多腿設計,材料也很重要。該機器蟲由一種稱為聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅材料制成,該材料嵌有磁性顆粒,使其能夠通過施加電磁力進行遠程控制。
研究構想的王鉆開教授說:“多腿設計和材料選取都極大地改善了機器蟲的疏水性能。由于人體內不同組織粗糙的表面和不斷變化的質地使得運輸變得具有挑戰性。”因為多腿機器蟲在各種情況下均表現出了令人印象深刻的性能,因此可以廣泛應用于人體內藥物的輸送。
研究小組進一步證明,當面對比腿長高十倍的障礙物時,機器蟲可以通過可變形的軟腿,抬起身體的一端,形成高達90度的角度并越過障礙。通過增加施加電磁頻率,提高其速度。
申博士表示,這種極強的承載能力、高效的運動能力和良好的越障能力使這款微毫機器蟲非常適合在惡劣環境下應用,例如通過消化系統將藥物輸送到指定地點,或進行醫療檢查。
在進行進一步的動物和人類測試之前,研究團隊正在從可生物降解材料的尋找、新形狀的研究、額外功能的增加,這三個方面做進一步開發,完善他們的研究。
申博士希望在未來兩到三年內制造出一種可生物降解的機器蟲,這樣它就可以在完成藥物傳遞任務后自然分解。(實習編譯:李時雪 審稿:李宗澤)