美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員利用新的3D打印技術(shù)，開(kāi)發(fā)出能夠在液體中游泳并具有多種用途的微型機(jī)器人。這種被稱(chēng)為“微型魚(yú)”的機(jī)器人，可通過(guò)過(guò)氧化氫的化學(xué)反應(yīng)以及磁力來(lái)驅(qū)動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)排毒、遙感和定向給藥等多種功能。
 

 

　　新的“微型魚(yú)”制造技術(shù)基于一種快速、高分辨率的3D打印技術(shù)——微尺度連續(xù)光打印(μCOP)，該技術(shù)在速度、可擴(kuò)展性、精度和靈活性方面都具有一定優(yōu)勢(shì)，可在幾秒鐘內(nèi)打印數(shù)百個(gè)120微米長(zhǎng)、30微米厚的“微型魚(yú)”。

 

　　微尺度連續(xù)光打印技術(shù)的核心是數(shù)字微鏡裝置(DMD)芯片,它包含大約200萬(wàn)個(gè)數(shù)字微鏡。每個(gè)微鏡均可分別控制，向感光材料發(fā)射紫外線，感光材料暴露在紫外線光下會(huì)固化，可形成想獲得的形狀。這使得研究人員可以很容易地設(shè)計(jì)出如鯊魚(yú)或蝠鲼等不同形狀的“微型魚(yú)”。3D技術(shù)使用感光材料層層打印,可將功能納米粒子打印到“微型魚(yú)”身體的特定位置。這種方法不僅能夠非常容易地制造不同類(lèi)型的微型機(jī)器人，還可測(cè)試不同功能的納米粒子。

 

　　以可在含有過(guò)氧化氫的溶液中游動(dòng)的“微型魚(yú)”為例，納米工程師能夠方便地將不同功能的納米粒子放進(jìn)“微型魚(yú)”身體的某一部位：在魚(yú)尾打印鉑納米粒子,可與過(guò)氧化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而作為燃料推動(dòng)“微型魚(yú)”前進(jìn);在魚(yú)頭部打印氧化鐵納米粒子，可以通過(guò)氧化鐵的磁性控制其轉(zhuǎn)向。通過(guò)改變“微型魚(yú)”的形狀，以及調(diào)整過(guò)氧化氫的使用量，研究人員能夠控制“微型魚(yú)”在液體中的游泳速度。

 

　　研究人員表示，通過(guò)這種方法,可以整合“微型魚(yú)”的不同功能以適用于廣泛的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)顯示，在將毒素和納米粒子整合到“微型魚(yú)”身體中后，可使“微型魚(yú)”具有解毒和毒素傳感器雙重功能;而如將藥物封裝到“微型魚(yú)”體內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)藥物定向傳遞。

 

　　研究人員希望下一步開(kāi)發(fā)出更精密、操作更安全的微型手術(shù)機(jī)器人。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期出版的《先進(jìn)材料》雜志上。