研究者3D打印出可在人體中游動的納米級機械魚

微型機器人一直都是許多未來學家暢想的東西,。它們的體積非常小,，以至于可以在我們的血管中暢游,，保護我們免受毒素和病原體的危害，同時還會主動尋找受損的部位并發(fā)出警告,。當然這還僅僅是一種設想,，距離真正實現(xiàn)我們還有很長的路要走。不過,，近日的一項研究也許可以為我們指明前進的方向,。

據(jù)南極熊小編的了解，加州大學納米工程系近日在《先進材料》上發(fā)表了一篇名為“3D打印微型人工魚”研究報告,，所涉及的內容很可能進一步推動微型機器人在人體藥物遞送以及快速治理環(huán)境等方面的發(fā)展,。

盡管現(xiàn)在有多種方法可以制造出多用途的納米機械，不過它們中的大多數(shù)都是由無機材料構成,，而且形狀過于簡單,，不能實現(xiàn)復雜的功能。因此,，加州大學的研究者們才制造出了更復雜的納米機械“微魚”,，這個名字源于它們具備在生物及非生物性液體中游動的能力。

為了研制出微魚,，研究團隊使用“微觀連續(xù)光學打印”（(μCOP)）的方法開發(fā)出了一種納米尺度下的形態(tài),。

“μCOP技術讓我們獲得了更快的制造速度、更高的分辨率,，并且在整個過程中不需要任何強勁的化學品,，”研究者們在報告中寫道，“為了以經濟和可測量的方式3D打印出具有高度仿真形狀和結構的人工微魚,，我們優(yōu)化了μCOP系統(tǒng),，自由構建出了基于聚（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）的水凝膠和功能性納米顆粒組成的微魚，以實現(xiàn)概念驗證,�,！�

通過這種3D打印技術，研究者們們能夠使用三種不同的功能性納米粒子制造出機械微魚,，包括氧化鐵（利用磁力引導微型魚）,、鉑（以化學方式引導微魚），和聚二乙炔（PDA,，可用于中和有害的毒素）,。通過3D打印的微魚結構，研究者們能夠實現(xiàn)納米機械的定制化，以實現(xiàn)特定的目的,。

微觀連續(xù)光學打�,。é藽OP）技術主要使用一種數(shù)字微鏡設備（DMD）芯片，以近2百萬個微型反射鏡將UV光投射到光聚合物材料上,，并采用類似DLP或SLA的3D打印技術,，一次固化一層�,？茖W家們因此能夠在相當小的尺度下（120微米×30微米）,，以極短的時間（幾秒鐘）制造出各種形狀的微魚（如蝠鲼，鯊魚等）,。

“精確控制的形狀和大小是優(yōu)化微魚游動能力的關鍵，”研究人員解釋說,，“我們的μCOP平臺能夠打造各種復雜的3D幾何形狀,，可以實現(xiàn)微魚各種設計的高速迭代�,！�

研究人員還能夠將其他納米材料與PEGDA樹脂混合在一起,，比如磁性鐵氧化物和鉑催化劑等。在該報告詳述的實驗中,，他們能夠將氧化鐵打印到微魚的頭部,，把鉑催化劑打印到其尾部，從而實現(xiàn)對微魚運動的精確控制,。過氧化氫與鉑納米微粒產生的化學反應可以為微魚的運動提供能量,，而鐵氧化物的磁性則可以控制其轉向。同時,，通過打印不同形狀的微魚以及調整過氧化氫的用量,，研究者們能夠以控制微型魚在液體中游泳的速度。

研究者們稱,，用來3D打印該水凝膠結構的PEGDA材料已被證明形狀極其穩(wěn)定,，有能力將鐵氧化物和鉑納米顆粒固定在指定的位置。他們表示,，實驗中,，這些微型魚在過氧化物溶液中的游動時間長達2小時，而且微魚能夠在室溫下存放長達一個星期的時間,。

雖然研究的中心是鐵氧化物和鉑對運動的控制,，不過研究者們表示，其它納米顆粒也可以被用作燃料,，比如銀,、銥、二氧化錳、過氧化氫酶等,。他們接下來的計劃是利用微型魚的周圍環(huán)境,，例如水或生物液體等，作為其燃料來源,。

via 3dprint