在生物医学范畴，微机器人技能被视为精准医疗的“未来之钥”，其在靶向药物投递、微创手术及细胞控制等方面的潜力备受瞩目。但是，当时干流的气液界面磁性微机器人体系仍面临严峻应战：传统规划依靠非直触摸摸抓取方针物，易导致细胞损害或药物走漏；多机器人协作需杂乱磁场调控，功率低下；微机器人运动速度遍及低于每秒2个体长，难以习惯动态生理环境需求。更要害的是，在靶向医治或精密手术中，微机器人触摸性操作或许引发安排二次损害，约束了其在临床的深层次使用。
面临这一职业痛点，中国科学技能大学胡衍雷教授团队打破常规思想，从微机器人结构、磁场动力学与界面工程三个维度进行立异规划，提出协同磁性界面微机器人对（CMIMC）。这一机器人体系凭借毛细力与磁场的奇妙耦合，初次在气液界面完结了非触摸式的抓取、运送与开释操作，速度达到了12.2BL s-1，并展现了靶向药物开释和子宫肌瘤切除手术等使用，为生物医学范畴中的微操作技能树立了新标杆。该研讨以题为“Cooperative Magnetic Interfacial Microrobot Couple for Versatile Non-Contact Biomedical Applications”的论文宣布在最新一期《Advanced Materials》上。
这项研讨工作的立异点之一在于磁性材料摆放与毛细力的耦合效果。微机器人对由聚二甲基硅氧烷（PDMS）和羰基铁粉复合而成，经过飞秒激光雕刻出共同的对数美学曲线构型，其外表经飞秒激光改性处理后触摸角达154.5°。经过对微机器人内部磁性材料链状摆放的调控，完结了微机器人对的多模态控制。在单磁体控制下，仅需0.18秒就可以完结“捕获”与“开释”状况的切换，并在对货品做相关操作时全程无需触碰方针，规避了传统操作的生物污染危险。经过微机器人参数与磁场散布的调控，微机器人对在空气-水界面展现出优秀的运动功能。试验多个方面数据显现，其最大运送速度达每秒12.2个体长（约97.5毫米/秒），较此前报导提速6倍；即便在逆流环境中，仍能坚持每秒8.1个体长的安稳速度。这种高速特性源于打破性规划——流线型构型下降流体阻力、按磁场定向摆放的磁性颗粒进步磁驱动力功率。
CMIMC的非触摸控制与高速特性，为微型机器人打开了精准医疗的新窗口。研讨者首要验证了该微机器人的生物兼容性。在酵母细胞试验组中，经过磁场引导，微机器人将细胞团簇非触摸运送至激光灭活区，脉冲辐照后细胞活性下降约84%，而单纯运送组的存活率近100%，这验证了体系在保存生物活性的前提下完结精准操作的可行性。随后，研讨团队进行了载物运送的全途径控制验证，演示了多个杂乱途径的靶向运送，如圆形、字母、迷宫状杂乱图画，突显高精运动控制能力。
一起，针对药物投递场景，研讨团队构建了离体胃部模型。载有拷贝药物的CMIMC经过医用导管布置后，沿预设轨道穿越胃壁褶皱，终究在靶点开释药物。比照试验显现，非触摸式投递使靶向部位的药物浓度较自在分散进步1.72倍。更有目共睹的是子宫肌瘤切除术的离体验证：安装陶瓷刀片的CMIMC仅用78秒便完结病灶别离。
该研讨打破性地构建了非触摸式微操作技能体系，霸占了微机器人非触摸操作的技能瓶颈，完结单磁体调控双机器人的协同操作，并经过毛细力工程与流线构型规划，将运动速度提升至每秒12.2个体长。一起开宣布可集成手术东西的渠道化体系，在离体模型中完结靶向药物投递与肌瘤切除，验证了临床转化潜力，为活体内无创手术、药物定点开释等医疗场景供给了全新东西。
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