当科学家研制微型细菌机器人体长几十微米

科学家研制微型“细菌机器人” 体长几十微米

据美国科学报道，目前，瑞士苏黎世理工学院科学家首次建造像细菌一样大小的微型自由落镖法冲击实验机器人，这种机器人可在医学领域用于人体治疗。

该机器人是长有微型头状结构的螺旋线，像小型螺丝锥一样可在液体中旋进。当它们移动前进时，它们就像长着鞭子一样尾巴的丑陋细菌，目前仅能通过显微镜观测这些机器人，它们的体长为微米，就像自然界中长有鞭毛的细菌，自然界中长鞭毛的细菌一般体长为微米，有些细菌的体长可达到20微米。

这种微型螺旋线形状的机器人是模拟大肠杆菌和类似的细菌设计的，目前科学家称它们为“人造细菌鞭毛”（ABFs），这里的鞭毛是指细菌身体上像鞭子一样的尾部。苏黎世理工学院机器人智能系统学会教授布拉德利－纳尔逊（Bradley Nelson）领导一支研究小组从事这种机器人的设计、制造，并进行可操纵性游动控制。相比之下，这种机器人与细菌原型不同的是，它们将在人体疾病治疗方面发挥着重要作用。

这种微型机器人是由蒸汽沉积的超薄物质层构成，该物质层是以铟、镓、砷和铬物质特定的序列排列起来，然后这个细狭长的物质实现了CO2的有效捕集和高效转化层卷曲起来，形成螺旋线形状。在机器人的前端有一个“微型头部”，是由铬、镍和金三层合金薄膜构成，也是采用蒸汽沉积方式形成的，镍是一种软磁铁，与其他物质相比，镍具有一定的磁性。纳尔逊解释称，这种特殊的磁头能使这种微型机器人以特殊的方式在磁场中移动，这个螺旋状机器人可在液体中游动，整个运动可通过显微镜进行观测记录。

在研究小组研究的软件下，通过调节几个磁圈产生磁场的强度和方向，这种微型机器人能够移动至特殊的目标，它可以向前、向后、向上或向下移动，弹簧高度：100⑶00mm；还可以任何方向旋转。纳尔逊说：“我们研制的这个软件基于大量的物理和数学原理。”它不需要任何能量便能游动，也不需要任何可移动组件，惟一对它起到移动作用的就是磁场，这种微型机器人通常游动时每秒可行进20微米，相当于其体长。纳尔逊指出，改变磁场作用力可提高其速度，使该机器人每秒可行进100微米，对照之下，大肠杆菌每秒行进30微米。

这种微型机器人的设计用于生物医学领域，例如：它可以携带药物抵达人体内预定的位置，移除人体内动脉斑块或帮助生物学家修改细胞结构，由于细胞结构非常微小，使得生物学家很难直接操作。在最初的研究实验中，苏黎世理工学院科学家能使该机器人携带聚苯乙烯微球体。纳尔逊强调称，尽管当前研究小组仍进行着基础性的研究，但首先在不久的将来将进行实际性的医学应用。