由吴明明教授领导的康奈尔大学研究小组创造了细胞大小的机器人,其灵感来自细菌和精子的移动方式。制造非常小的机器人的一个限制因素是电源。为了解决这个问题,该团队找到了一种使用高频声波作为能源的方法。
该团队使用了一种称为 NanoScribe 的激光光刻系统,该系统在光敏树脂上创建 3D 纳米结构。这种树脂也恰好是疏水的。经过几个月的实验,该团队创造了一个微型机器人,上面刻有一对精确放置的空腔,每个空腔的直径都不同。
当浸入水中时,每个空腔中都会有一个微小的气泡。可以使用超声换能器使这些气泡振荡。随着气泡的移动,液体中会产生涡流,从而推动机器人前进。由于空腔具有不同大小的开口,研究人员可以通过激发一个气泡比另一个气泡更多来控制机器人移动的方向。
发明人吴明明教授解释了另一个挑战是如何使用正确数量的机器人,并解释说: “你可以有一组微型机器人游泳者,如果一个人在旅途中失败了,那也不是问题。大自然就是这样生存下来的。在某种程度上,它是一个更强大的系统。更小并不意味着更弱。他们中的一群人是不可战胜的。我觉得这些受自然启发的工具通常更具可持续性,因为大自然已经证明它是有效的。”
康奈尔微型机器人是我们见过的第一个使用气泡和超声波进行推进的微型机器人,但这并不是我们看到的第一个微型机器人。鉴于他们对药物输送的承诺,这并不奇怪。到目前为止,我们已经看到了一个可以被磁铁引导 的微型机器人和一个使用电粘附爬墙的微型机器人 。
尽管其他研究人员已经开发出“单气泡”微型机器人,但康奈尔大学的研究人员是第一个使用两个气泡的人,以便更轻松地控制和指挥机器人。最终目标是创建一个远程控制的微型机器人,它可以在人体内导航,并仅将药物输送到受影响的区域。
发明人吴明明教授指出这样做的好处,说“如果你能把药物送到目标区域,比如癌细胞,那么你就不会产生那么多的副作用。” 下一步是用可生物降解和生物相容的材料制造机器人,以便它们可以在人体内使用,并在完成工作后溶解。