中科院打造3D手型微纳机器人 约40微米 可抓取细胞
  • 鹿角
  • 2025年11月13日 12:54
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快科技11月13日消息,据媒体报道,中国科学院理化技术研究所成功研制出一款3D微纳机器人,其尺寸仅约40微米,比人类发丝更细,却能在微观尺度下精准执行抓取、运输和释放颗粒或细胞等任务,犹如一双灵活的“微观机械手”,为未来精准医疗提供了创新工具。

当前微纳机器人多受限于单一材料体系,难以在复杂环境中实现多刺激协同控制与多步骤操作。

针对这一挑战,研究团队创新性地设计了仿手型结构——机器人呈双手向上托举姿态,“手掌”部分可灵活开合。相比封闭结构,这种开放形态更便于观察目标,释放颗粒时也更为灵活。

该结构的实现依托于“飞秒激光直写技术”。这项技术利用持续时间极短的激光脉冲(1飞秒为一千万亿分之一秒),通过非线性光学效应在材料内部进行纳米级精度的加工,突破传统光学衍射极限,实现比头发丝细千倍的结构制造。

研究人员如同执笔作画,以激光在不同材料上“绘制”出具备不同功能的部件,最终组装成完整的3D手型机器人。

这只“微观快递员”由两种智能材料构成:顶部的pH响应模块作为“感应夹手”,能根据环境酸碱度自动开合;底部的磁驱动模块则如“微型马达”,可通过外部磁场远程控制其移动、旋转甚至翻转。

在工作时,机器人被置于液体环境中。当pH值发生变化,其“手掌”即如花朵般自动开闭,实现智能抓放。实验显示,在经历超过15次酸碱环境循环刺激后,机器人仍能稳定响应,未出现结构疲劳或功能衰退。

该机器人突破了传统微纳机器人单响应、单功能的局限,实现了从感知到行动、从抓取到释放的全流程操控。

未来,此类机器人有望作为单细胞操作平台,应用于细胞分选、药物递送及微创手术(如血栓清除)等医疗场景。此外,在环境修复(如抓取水中微塑料)、微纳制造及基础科学研究等领域也具备广阔应用潜力。

中科院打造3D手型微纳机器人 约40微米可抓取细胞

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