微型机器人的游泳者由超声波

康奈尔大学的科学家们创造了单元尺寸驱动的机器人,超声波引导。尽管它们的微小尺寸,这些micro-robotic游泳的动作是由细菌和精子——有一天被一个强大的新的靶向药物输送工具。

十年多来,明明吴微生物实验室已经调查的方式,从细菌到癌细胞,迁移和与他们的交流环境。我们的目标是创建一个远程控制微型机器人导航在人体内。

吴的小组最初试图设计和3 d打印一个微型机器人模仿细菌鞭毛推动自己使用的方式。然而,像早期的飞行员的笨重的飞机太鸟想飞,这一努力倒塌。很快,他们开始探索文字的方法。主要的障碍是如何的权力。作为一个人必须爬行才能走路,微型机器人需要精力充沛才能游泳。

“细菌和精子基本上消耗的有机物质周围的液体,这是充分的权力,”吴说。“但对于工程机器人是很艰难,因为如果他们携带电池,它太重了。”

该团队使用高频声波想到的点子。由于超声波是安静的,它可以很容易地用于一个实验性的实验室环境。作为额外的奖励,该技术被认为是安全的临床研究由美国食品和药物管理局。

与康奈尔大学纳米科学和技术设施(CNF),博士后研究员前道罗创造了一个三角micro-robotic游泳,看起来像一个昆虫穿过火箭船。

游泳最重要的特性是一对蛀牙铭刻在。因为它的疏水性树脂材料,当机器人浸在溶液中,一个微小的气泡会自动被困在每个空腔。超声波传感器是针对机器人时,气泡振荡,产生漩涡——也被称为流流推动向前游泳者。

其他工程师之前构建的“单一泡沫”游泳,但是康奈尔大学的研究人员首次先锋的版本使用了两个泡沫,每一个都有不同的直径在各自腔。通过改变声波的共振频率,研究人员可以激发泡沫——或调在一起,从而控制哪个方向推动游泳。

未来的挑战将是使游泳生物相容性,所以他们可以导航在血液细胞的大小差不多。未来micro-swimmers还需要包含可生物降解材料,所以,许多机器人可以派遣。同样地,只有一个精子需要成功受精,体积是关键。

“药,你可以有一群micro-robotic游泳,如果一个失败的旅途中,这不是一个问题。这就是大自然生存,”吴说。“在某种程度上,这是一个更健壮的系统。小并不意味着较弱。一组不败。我觉得这些自然工具通常是更可持续的,因为自然证明了它的工作原理。”

参考:吴罗T m .生物启发micro-robotic游泳者通过超声波遥控。芯片实验室。2021年。doi:10.1039 / D1LC00575H

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