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中大研微型医疗机械人

  图:张立教授介绍运用雷射微加工技术,构建一个三维多孔支架的微型医疗机械人/本报记者彩雯摄

  胶囊式内窥镜对现今的微型机械人技术来说,已经是“老古董”,中文大学的研究团队近日研发的磁力操控微型机械人长度仅100微米,相当于人类一根头髮丝的横切面直径长度。该技术未来有望用于血管、眼及大脑内特定微小部位,精确传送干细胞或药物,以治疗癌症、中风及视网膜退化等病徵。/本报记者 彩雯

  中文大学机械与自动化工程学系张立助理教授及其研究团队近日成功运用雷射微加工技术建构一个长100微米、厚40微米的三维多孔支架。张教授解释,微型机械人的大小为细胞尺度即几个微米大小,因其用于手术切口小、精度高而在微创医疗领域有广泛应用前景。现时研究的微型机械人与传统配置CPU的机械人有所不同,前者由于器件的缩小,其供能、驱动、运动模式都不能靠电池或内在计算机控制。所以研究团队以磁性(镍)及生物相容的物料(钛)作外层薄膜覆盖微型机械人支架结构,以达到利用外在磁场控制机械人的目的。

  应用在微创医疗

  “目前机械人已经过毒性测试,透过磁场控制机械人在非常狭小的空间运动。”张立表示,部分人体不可再生细胞如神经细胞,可在体外培植,并注入微型机械人支架结构,再通过磁力控制其输送细胞达到人体指定部位。而三维多孔支架结构的设计,一方面可增加装载细胞或药物量,另一方面利于细胞附?在支架上进行分裂生长。

  大小形状可控

  该研究将刊登于新一期国际知名学术期刊《先进材料》的封面报道。张教授表示,其微型机械人相比同类机械人具备低细胞毒性、大容积及高速驱动等特点,同时由于运用雷射三维微加工技术,令机械人的支架结构孔隙大小形状可控,可因应不同的医疗目的变化。不过,张立表示现在该技术成本较传统手术高,目前该研究仍在动物实验阶段,且主要应用电磁力线圈控制机械人在动物体内运动。“部分同类研究运用核磁共振技术控制机械人,但核磁共振存在分辨率过低的问题,所以未来还需进行对机械人进行监测的仪器研发。另外,现时支架材料不能被人体自然分解,未来最理想的状况是找到可分解材料代替。”张教授补充,由于人体内环境更加复杂,预计未来十年内难以实现人体应用。

  目前研究团队与韩国大邱庆北科学技术院及瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员合作,未来希望做到微型机械人的智能化。“希望将来可以做到智能化,令机械人自动检测到病毒细胞并到达目标位置投放药物。”

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