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哈工大李天龍、鄭大張偉偉《Small》:受變形蟲啟發的毒液微型機器人
2023-07-03  來源:高分子科技
關鍵詞:仿生 微型機器人


  大自然為單細胞生物應對復雜環境和生存任務演化了一種成功的進化方向——偽足。變形蟲是一種單細胞原生動物,通過控制原生質的定向流動,可以再任意方向產生偽足,以執行環境感知、運動、捕食和排泄等生命活動。然而,創建具有偽足的微型機器人系統,以獲取變形蟲的環境適應和任務作業能力,仍具有很大的挑戰。


  鑒于此,哈爾濱工業大學李天龍團隊、鄭州大學張偉偉團隊提出了一種利用磁性液滴構建阿米巴機器人的磁驅操控策略(圖1),并結合仿真解析了偽足的生成及運動機制。該機器人可以在單偽足、雙偽足和運動模式間自由切換,并復現了變形蟲偽足的伸縮、彎曲、捕捉和運動等操作(圖2)。偽足賦予了機器人卓越的機動性,包括跨越復雜三維地形以及液相中懸浮游動等(圖3)。此外,受“毒液”的啟發,他們還研究了阿米巴機器人的吞噬和寄生行為,并探索了其在試劑分析、微化學反應、結石清除和藥物溶栓等場景的應用潛力(圖4、5、6)。 


 機器人的編程策略和應用 


圖 2 偽足的特征



 3 機器人的運動能力


圖 4 機器人的吞噬能力



圖 機器人的寄生能力和化學應用


圖 使用毒液機器人進行藥物溶栓


  該研究不僅有助于理解單細胞生命的基本原理,而且在芯片實驗室、微化學反應以及生物醫學領域具有廣闊的應用前景。該工作以“Amoeba-Inspired Magnetic Venom Microrobot”為題發表在《Small》。文章第一作者是鄭州大學張偉偉講師,哈爾濱工業大學李天龍教授和鄭州大學張偉偉講師為論文的共同通訊作者。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207360

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