新研發(fā)「神奇」噴霧令物件變身微型機(jī)械人 有助精準(zhǔn)傳輸藥物
香港城市大學(xué)（城大）科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種「神奇」噴霧，在物件表面噴塗後便可輕易將其變?yōu)槲⑿蜋C(jī)械人，能在活體內(nèi)精準(zhǔn)傳輸藥物。
這項(xiàng)嶄新發(fā)明運(yùn)用「M-spray」，一種特別合成、像膠水般的磁性噴霧。當(dāng)物件表面噴塗M-spray後，透過(guò)磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，可於不同的表面移動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)於生物醫(yī)學(xué)上極具應(yīng)用潛力，例如在導(dǎo)管插入和傳輸藥物方面。
研究團(tuán)隊(duì)由城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系副教授申亞京博士領(lǐng)導(dǎo)，獲得國(guó)家科學(xué)基金會(huì)與香港研究資助局的資助。研究成果剛於最新一期科學(xué)期刊《科學(xué)?機(jī)械人學(xué)》上發(fā)表，題為「凝集磁性噴霧將無(wú)生命物體轉(zhuǎn)化為用於生物醫(yī)學(xué)的微型機(jī)械人」。
M-spray的成份是聚乙烯醇、小麥蛋白粘粉和鐵顆粒。這種噴霧可以瞬間穩(wěn)定地緊貼於一維、二維和三維物件上，所形成的一層厚度只有0.1至0.25毫米的薄膜，並不會(huì)影響物件原來(lái)的大小、形態(tài)及結(jié)構(gòu)。這種磁性噴霧具生物兼容性，所形成的外層更可於有需要時(shí)崩解成粉末。
申博士解釋說(shuō)：「M-spray可以黏在物件表面，然後透過(guò)磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，『激活』該物件。」
已噴有M-spray的物件受磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，能在玻璃、皮膚、木頭或沙礫等表面上，以爬行、翻轉(zhuǎn)、行走或滾動(dòng)等不同方式移動(dòng)。
團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這種方法，特別之處在於機(jī)械人可以按照需要而重新編程，以改變其移動(dòng)模式。
論文共同第一作者之一、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系博士生楊雄解釋，只要令固化後的磁性噴霧層完全濕透，再施加強(qiáng)力磁場(chǎng)，就可以改變M-spray塗層內(nèi)磁性粒子的分佈和排列方向。
這個(gè)重新編程驅(qū)動(dòng)模式的特性，對(duì)目標(biāo)導(dǎo)航大有幫助。團(tuán)隊(duì)證明了不論是管道中有大幅度的急轉(zhuǎn)彎抑或圓滑的轉(zhuǎn)彎位，噴有M-spray塗層的導(dǎo)管均可順利通過(guò)；而且噴有M-spray塗層的導(dǎo)管的活動(dòng)能力和穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)楣艿纼?nèi)的血液或液體的流動(dòng)而受太大影響。
申博士說(shuō)：「這個(gè)可視乎需要而重新編程的特性，令噴上M-spray塗層的導(dǎo)航導(dǎo)管在複雜的部位如食道、血管和尿道的操作應(yīng)用上，具有很大潛力。」
這項(xiàng)研發(fā)的另一重要特色，是可以通過(guò)控制磁場(chǎng)，按需要將M-spray塗層分解成粉末。申博士解釋：「M-spray使用的所有材料，即聚乙烯醇、小麥蛋白粘粉和鐵顆粒，都是生物兼容的，塗層崩解後可以被人體吸收或排出體外。」
研究團(tuán)隊(duì)於兔子身上進(jìn)行活體實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其藥物傳輸能力。結(jié)果顯示M-spray塗層微型機(jī)械人能準(zhǔn)確到達(dá)兔子胃部位置，研究員並施加振動(dòng)磁場(chǎng)，令塗層崩解。
申博士解釋：「M-spray這種可控崩解的特性，令藥物可以到達(dá)目標(biāo)位置才被釋放，而非在器官中四處散落。」
「我們希望這種構(gòu)建方法，可以開拓微型機(jī)械人在不同範(fàn)疇的發(fā)展和應(yīng)用，例如傳輸、可移動(dòng)的傳感器和裝置等等，特別是應(yīng)用於在有限空間內(nèi)進(jìn)行的任務(wù)。」
申博士和中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（SIAT）吳新宇博士是論文的通訊作者。其他共同第一作者包括SIAT的尚萬(wàn)峰博士，其他共同作者包括申博士團(tuán)隊(duì)的博士生及博士畢業(yè)生：陸豪健博士、劉雁婷博士、楊柳、譚蓉。
本錄像顯示微型機(jī)械人的製作、不同移動(dòng)模式、應(yīng)用（包括導(dǎo)管導(dǎo)航和藥物傳輸）。