近日,中国科学院理化研究所的一项突破性成果引发关注——科研团队成功研发出可在微观世界精准操作的3D微纳机器人。这种形似微型夹子的装置仅40微米大小,却能像人类手指般完成抓取细胞、释放药物颗粒等精密任务,为未来无创医疗技术开辟了新路径。
该装置的"机械手"结构采用超快激光雕刻技术制成。科研人员介绍,在百万亿次/秒的激光脉冲作用下,能量可瞬间聚焦于微米级区域,在极短时间内完成复杂三维结构的加工。这种加工方式不仅保证了机械手的精度,还使其表面达到纳米级光滑度,显著降低对生物组织的损伤风险。
驱动系统是该装置实现灵活运动的关键。机械手底部集成的磁性模块如同微型"指南针",当外部磁场改变方向时,模块会同步调整姿态。实验显示,这种驱动方式可使机械手在血管等复杂环境中完成90度急转弯,并能精准避开直径大于5微米的障碍物,运动精度达到亚微米级。
智能抓取功能通过特殊材料实现。研究团队采用pH响应型水凝胶构建机械手结构,这种材料在酸性环境(如肿瘤微环境)中会自发收缩,带动机械手闭合抓取目标;当环境转为碱性时,材料膨胀使机械手松开。实验证明,该装置可在pH值6.8-7.4范围内实现0.1秒级的快速响应,抓取成功率超过92%。
目前,该技术仍处于实验室优化阶段。科研人员正在测试其与活体细胞的相互作用,并开发配套的磁场导航系统。初步实验表明,这种微型装置可穿透人工血管模型,在模拟血液流动环境中稳定抓取直径10微米的聚苯乙烯微球。这项成果为靶向给药、早期癌细胞清除等医疗应用提供了全新解决方案。