想象一下,一艘微型潜艇,在你的血管内航行,运送药物,修复细胞损伤。

这就是物理学家理查德·费曼曾经幻想过的未来,然而今天,我们还停留在筹备“航行”阶段。

对于微型机器人来说,我们的血液几乎就像糖浆一样。事实证明,人工制造一个功率类似于精子或细菌的微型游泳者——足以推开如此浓稠的液体——是一个相当大的挑战。

到目前为止,科学家们只制造出了最简单的人工微游器,大多是棒状和球状的。幸好我们的微打印技术日新月异,现在达到了新的高度——拖船Benchy号。

为何是拖船?这个公开的3D模型是一个常用的基准,旨在测试和校准3D打印机,用各种形状和角度将其推向极限。

荷兰莱顿大学的研究人员已经将拖船缩至30微米——这意味着,针对这艘拖船,头发的宽度就相当于运河河道。

目前还不能把它放到血管里。不过这不是重点,重要的是技术迭代,研究中使用的3D微打印技术——双光子聚合——可以产生真正复杂的形状。

从一个光敏聚合物的球体开始,该团队利用这项技术设计出越来越复杂的微游物,其中一些可以在下图中看到。

3D微打印:30微米的拖船
Doherty et al., Soft Matter, 2020

"激光聚焦在液滴内,液滴在激光焦点处局部变硬,"该研究的资深作者Daniela Kraft告诉Gizmodo,"以可控的方式在液滴中移动激光,我们可以雕刻出我们想要的形状。"

Benchy号本身有一大堆精细的细节,包括几个舷窗和一个开放的船舱,对于3D打印机来说,再现这些细节特别棘手。

"在这里,可以看到使用3D微型打印机的真正优势。"作者指出,"在颗粒中构建复杂的细节和各向异性变得非常简单,例如尖球、船、飞船或更传统的形状。"

该团队表示,他们的研究结果使我们能够更好地理解生物结构中的推进机制。搞清微泳器的运动与环境的相互作用方式,我们就可以因地制宜地为纳米机器人设计外形。

"[该技术]将允许更好地控制和设计合成微游子的行为,对治疗诊断和药物输送的应用非常有用。"

该研究发表在《软物质》杂志上。

https://www.sciencealert.com/scientists-just-made-the-tiniest-little-tug-boat-you-ll-never-see

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