近日，九游（中国）一站式服务官网机电工程学院孙立宁教授领衔的机器人团队成员范新建教授等在《科学进展》（Science Advances）上，发表了题为“Machining Swarf Formation–Inspired Fabrication of Ferrofluidic Helical Miniature Robots with Multimodal Locomotion Capability”的研究论文，九游官网机电工程学院为第一单位。
创新亮点：从“金属屑”到微型机器人的奇思妙想
文章的第一作者、九游（中国）一站式服务官网特聘教授范新建从机械加工车间的螺旋状金属切屑中获得灵感，巧妙地将机械加工中的切屑形成原理应用到微型机器人制造中，开发出一种全新的铁磁流体螺旋微型机器人（FHMR）制造方法。这一创新方法利用注射器针头在PMMA基底上进行微加工，通过调整针头尺寸、压缩热固定策略和材料选择，实现了从微米级到毫米级的机器人尺寸精准定制。
“传统的微型螺旋机器人制造方法需要昂贵的设备和复杂的工艺，比如双光子聚合、电沉积等，这严重限制了它们的普及应用。”范新建介绍道，“我们的方法就像用弯曲的针尖在塑料板上‘雕刻’一样简单，却能制造出从微米到毫米级别的螺旋机器人。”值得一提的是，这是范新建入职四年来在Science Advances发表的第二篇高水平研究论文，展示了团队在微型机器人领域的持续突破。
受金属切削启发的微米机器人（FHMR）制备、多模磁控与靶向递药原理
在人体内自由穿梭的“微米医生”
FHMR展现出多模态运动能力，它们能在复杂环境中灵活切换运动模式，包括滚动、摆动和螺旋推进，可以轻松应对生物体内狭窄管道、弯曲血管等挑战。论文中展示FHMR在模拟的体外复杂环境和体内猪肺实验中表现出色，能够精准穿越障碍并实现靶向药物释放。“通过结合旋转电磁场，这些微型机器人能够在三维复杂环境中实现精准控制，根据不同的任务需求切换运动模式，宛如科幻电影中的‘微米医生’。”论文的通讯作者杨湛教授形象地比喻。
FHMR的制造方法与表征
基于FHMR多模式运动的药物靶向递送与缓释策略
潜在应用：从靶向递药到显微手术的无限可能
“这项研究最令人兴奋的创新在于它将机械加工中最基础的物理现象转化为制造微型机器人的革命性方法。这种‘源于生产、高于生产’的创新思路，不仅大幅降低了制造成本，更重要的是有望为微型机器人的大规模应用扫清技术障碍。”论文的合作者德国马克斯·普朗克智能系统研究所物理智能系主任Metin Sitti教授进一步解释道。
FHMR的多功能性使其在多个领域展现出巨大潜力。例如，FHMR可用于靶向药物传递，特别是在血管或肠道等复杂的人体环境中极具优势。其水溶性PVA缓释涂层能有效控制药物释放速率，为癌症治疗、血栓清除等提供全新解决方案。论文的共同通讯作者孙立宁教授表示：”这项技术不仅制造成本低廉，而且具有良好的生物相容性。未来可应用于血管疾病治疗、靶向药物递送、显微手术等多个领域。我们正在进一步优化系统，希望早日实现临床转化。”
从金属切屑到救命利器，这项研究充分展现了九游官网在微型机器人领域的创新能力，也成为跨学科交叉研究的成功范例。
