這些微型機器人可以在血管中游動以輸送藥物

在血管中游動以輸送藥物或進行小型手術的微型機器一直是科學家們數十年的夢想。在過去的15年中，研究人員創造了依靠化學反應、磁力或振動產生推力的微型發動機變體——但它們通常會不規則地運動。香港大學化學家鄧錦耀說，主要的挑戰是如何引導它們到達需要的地方。鄧錦耀和他的團隊在這方面取得了進展，他們開發出一種微型游泳器，可以在光的幫助下平穩而精確地操縱。

正如2016年12月《自然奈米技術》報道的那樣，研究人員構建了瓶刷狀的微粒，其具有矽莖和二氧化鈦“刷毛”頭。這兩種材料都吸收光子，因此當光照射到微粒時，莖會產生負氫氧根電荷，而刷毛會產生正氫離子。當離子移動以平衡電荷的不均勻分佈時，它們會拉動流體，導致微型游泳器像飛鏢一樣，莖部朝前地朝光移動。

作為一項測試，研究人員將一個游泳器放置在玻璃載玻片上的液體中，並用紫外線引導它拼寫出“奈米”這個詞。這種11微米長的馬達可以在兩分鐘內覆蓋約一毫米的距離——對於醫療應用來說太慢了——但鄧錦耀說，他們現在正在設計新的幾何形狀以加快游泳器的速度。“這種精確控制速度和方向的獨特方式令人驚歎，”斯圖加特馬克斯·普朗克智慧系統研究所的奈米機器人專家薩繆爾·桑切斯說，他沒有參與這項研究。

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鄧錦耀說，這項工作是醫生可以使用聚焦光束從外部導航患者身體的醫療機器人的早期一瞥。這些裝置目前使用紫外光執行——但研究人員現在正在研究對近紅外波長做出反應的微型游泳器，近紅外波長可以穿透幾釐米的組織。對於身體更深處的應用，外科醫生可以使用光纖控制這些機器人。