这些微型机器人可以在血管中游动以输送药物

在血管中游动以输送药物或进行小型手术的微型机器一直是科学家们数十年的梦想。在过去的15年中，研究人员创造了依靠化学反应、磁力或振动产生推力的微型发动机变体——但它们通常会不规则地运动。香港大学化学家邓锦耀说，主要的挑战是如何引导它们到达需要的地方。邓锦耀和他的团队在这方面取得了进展，他们开发出一种微型游泳器，可以在光的帮助下平稳而精确地操纵。

正如2016年12月《自然纳米技术》报道的那样，研究人员构建了瓶刷状的微粒，其具有硅茎和二氧化钛“刷毛”头。这两种材料都吸收光子，因此当光照射到微粒时，茎会产生负氢氧根电荷，而刷毛会产生正氢离子。当离子移动以平衡电荷的不均匀分布时，它们会拉动流体，导致微型游泳器像飞镖一样，茎部朝前地朝光移动。

作为一项测试，研究人员将一个游泳器放置在玻璃载玻片上的液体中，并用紫外线引导它拼写出“纳米”这个词。这种11微米长的马达可以在两分钟内覆盖约一毫米的距离——对于医疗应用来说太慢了——但邓锦耀说，他们现在正在设计新的几何形状以加快游泳器的速度。“这种精确控制速度和方向的独特方式令人惊叹，”斯图加特马克斯·普朗克智能系统研究所的纳米机器人专家萨缪尔·桑切斯说，他没有参与这项研究。

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邓锦耀说，这项工作是医生可以使用聚焦光束从外部导航患者身体的医疗机器人的早期一瞥。这些设备目前使用紫外光运行——但研究人员现在正在研究对近红外波长做出反应的微型游泳器，近红外波长可以穿透几厘米的组织。对于身体更深处的应用，外科医生可以使用光纤控制这些机器人。