【中國智能制造網(wǎng) 智造快訊】機器人是一種可編程、能執(zhí)行某些操作或移動動作的自動控制機械。隨著微米、納米、微電子機械技術(shù)、微型機械電子系統(tǒng)（MEMS）的發(fā)展，機器人也逐漸變得越來越微小，為科學家發(fā)明可以在人體內(nèi)使用的微型機器人創(chuàng)造了條件。體內(nèi)微型機器人可以在人體管腔和液體介質(zhì)內(nèi)“游動”，以完成某些疾病的診斷和治療任務。
　　
　　包括雙光子光刻、噴墨技術(shù)在內(nèi)的3D打印技術(shù)在制造體內(nèi)微型機器人中發(fā)揮了重要作用。本期和小編一起了解幾個3D打印的體內(nèi)微型機器人。
　　
　　3D打印塑造外形
　　
　　磁場或化學反應提供動力
　　
　　成功運輸腎細胞的微型機器人　　研究人員使用雙光子光刻技術(shù)3D打印技術(shù)制造出了一個微米級的微型機器人Microswimmers。該文探討了利用3D打印技術(shù)制造微型機器人所面臨的現(xiàn)實和挑戰(zhàn)。研究人員利用microswimmers進行試驗，并檢驗他們在不同類型的液體和細胞環(huán)境中應對挑戰(zhàn)的能力。
　　
　　在研究中，微型機器人在十分粘稠的環(huán)境中表現(xiàn)的非常成功，在對微型機器人進行的進一步試驗中，它們能夠像細菌那樣旋轉(zhuǎn)運動，并可以攜帶“貨物”。研究團隊由此受到啟發(fā)，使用同樣的3D打印技術(shù)制造出了螺旋形的微型貨船機器人，這種微型機器人表面涂覆了鎳和鈦，外形都為六面體和筒狀。研究中，研究人員給這些微型貨船機器人的運輸任務是運送人體腎細胞，它們成功完成了任務。　　
　　美國加州大學納米工程系的科學家曾3D打印出120微米的微型機器人微型魚（microfish）。這種機器人可以通過磁力和化學反應來控制方向和速度，具有在生物和非生物液體中游泳的能力?？茖W家能夠?qū)⑦@些微型魚放入過氧化物溶液中游泳長達2小時，在室溫下的存放時間長達一個星期。　　美國加工大學科學家制造微型魚的技術(shù)是一種納米級的快速3D打印技術(shù)，稱之為微尺度連續(xù)光打?。?micro;COP，MicroscaleContinuousOpticalPrinting）。微尺度連續(xù)光打印（µCOP）技術(shù)主要依賴一種數(shù)字微鏡裝置（DMD）芯片，并使用大約2百萬個微型反射鏡，將UV光投射到光聚合物材料上。通過類似DLPSLA的3D打印技術(shù)，對打印材料進行逐層固化。該技術(shù)使科學家們能夠制造出各種形狀的微型魚（蝠鲼，鯊魚等），而且只有120微米（長）×30微米（厚）。重要的是，這些微型魚只需幾秒鐘就能制造出來。
　　
　　為了能夠以一種經(jīng)濟和可擴展的方式3D打印出精細而逼真的人造微型魚，科學家優(yōu)化了µCOP打印系統(tǒng)?？茖W家們已能夠使用三種不同的功能性納米粒子制造出微型機器魚，包括氧化鐵（可通過磁性引導微型魚）、鉑（可通過化學引導機器魚），和聚二乙炔（PDA，可用于中和有害的毒素）。
　　
　　微型火箭機器人
　　
　　英國謝菲爾德大學的科學家們利用噴墨3D打印技術(shù)創(chuàng)建了一個微型火箭機器人。它的應用前景是藥物運輸和定位癌細胞。　　在火箭機器人誕生之前，現(xiàn)有的微型機器人通常是由聚苯乙烯粒、碳納米管或金屬材料制造的。它們獲得的推動力來自于機器人身體上分布的催化劑，常見的催化劑是鉑。這些材料制造成本高，并且制造難度大。而微型火箭機器人并不是依靠鉑金屬來獲得推動力的。那么，它是如何在體內(nèi)游動的呢？原來發(fā)生在打印材料間的化學反應發(fā)揮了重要作用。英國謝菲爾德大學的研究人員使用一臺噴墨式3D打印機將溶解的蠶絲和過氧化氫酶混合液體逐層沉積，甲醇也同時被逐層沉積。甲醇將與混合溶液發(fā)生化學反應，從而促進形成剛性的火箭形狀。過氧化氫酶隨后與燃料分子發(fā)生反應，產(chǎn)生推動火箭前進的氣泡。
　　
　　研究人員表示，由于蠶絲和過氧化氫酶都是可生物降解的物質(zhì)，這樣的微型火箭機器人具有更好的生物相容性，所以將他們應用于人體內(nèi)的藥物運輸和癌細胞定位更加安全。噴墨3D打印技術(shù)的作用是制造出火箭機器人的形狀，控制游泳方式，讓科研人員在生產(chǎn)前對火箭機器人所進行的數(shù)字定義得以實現(xiàn)。