25、形状可编程磁性微型机器人的机械功能与应用潜力

形状可编程磁性微型机器人的机械功能与应用潜力

1. 形状可编程磁性微型机器人的机械功能概述

形状可编程磁性微型机器人除了具备软体运动能力外，还发展出了多种对生物医学应用至关重要的机械功能。这些功能为生物医学、生物工程和芯片实验室技术等领域带来了新的可能性。

1.1 胃部伤口治疗机器人

Miyashita等人设计的毫米级机器人，具有含药层，可像折纸一样从平面结构折叠起来。患者将封装在冰块中的可生物降解机器人吞下，进入胃部后冰块融化，机器人恢复移动能力，通过软体黏滑运动到达伤口处，展开成平面结构修补伤口。随着含药层降解，药物释放到伤口，治疗完成后机器人可被胃酸完全溶解。这一机器人展示了利用此类机器人技术进行医疗治疗的可行性。

1.2 具有有效锚定机制的机器人

Wang等人创造的形状可编程磁性微型机器人具有有效锚定机制。该机器人可在原始配置下在高度受限空间中移动，到达所需锚定位置后，能主动扩大横截面积并挤压周围环境形成自锁机制，保持静止平衡。接到指令后，还可缩小横截面积并脱离周围环境。不过，该机器人尺寸相对较大（长度为17.8毫米），可能会阻碍其在医疗应用中的部署。

1.3 主动固定支架

形状可编程磁性微型机器人还可作为主动固定支架，通过磁驱动将药物或细胞转移到周围环境。与传统多孔支架相比，其质量转移效率显著更高。例如，Zhao等人的固定支架可通过压缩将体积缩小70%，通过在压缩和原始配置之间不断交替体积，能显著增强质量转移。在每30分钟进行120次周期性变形的情况下，3小时内释放的药物（米托蒽醌）量可增加七倍。

1.4 3D拾取和放置操作

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