近日，我校機電工程學院孫立寧教授領銜的機器人團隊成員范新建教授等在《科學進展》（Science Advances）上，發表了題為“Machining Swarf Formation–Inspired Fabrication of Ferrofluidic Helical Miniature Robots with Multimodal Locomotion Capability”的研究論文，蘇州大學機電工程學院為第一單位。
創新亮點：從“金屬屑”到微型機器人的奇思妙想
文章的第一作者、我校特聘教授范新建從機械加工車間的螺旋狀金屬切屑中獲得靈感，巧妙地將機械加工中的切屑形成原理應用到微型機器人制造中，開發出一種全新的鐵磁流體螺旋微型機器人（FHMR）制造方法。這一創新方法利用注射器針頭在PMMA基底上進行微加工，通過調整針頭尺寸、壓縮熱固定策略和材料選擇，實現了從微米級到毫米級的機器人尺寸精準定制。
“傳統的微型螺旋機器人制造方法需要昂貴的設備和復雜的工藝，比如雙光子聚合、電沉積等，這嚴重限制了它們的普及應用。”范新建介紹道，“我們的方法就像用彎曲的針尖在塑料板上‘雕刻’一樣簡單，卻能制造出從微米到毫米級別的螺旋機器人。”值得一提的是，這是范新建入職四年來在Science Advances發表的第二篇高水平研究論文，展示了團隊在微型機器人領域的持續突破。
受金屬切削啟發的微米機器人（FHMR）制備、多模磁控與靶向遞藥原理
在人體內自由穿梭的“微米醫生”
FHMR展現出多模態運動能力，它們能在復雜環境中靈活切換運動模式，包括滾動、擺動和螺旋推進，可以輕松應對生物體內狹窄管道、彎曲血管等挑戰。論文中展示FHMR在模擬的體外復雜環境和體內豬肺實驗中表現出色，能夠精準穿越障礙并實現靶向藥物釋放。“通過結合旋轉電磁場，這些微型機器人能夠在三維復雜環境中實現精準控制，根據不同的任務需求切換運動模式，宛如科幻電影中的‘微米醫生’。”論文的通訊作者楊湛教授形象地比喻。
FHMR的制造方法與表征
基于FHMR多模式運動的藥物靶向遞送與緩釋策略
潛在應用：從靶向遞藥到顯微手術的無限可能
“這項研究最令人興奮的創新在于它將機械加工中最基礎的物理現象轉化為制造微型機器人的革命性方法。這種‘源于生產、高于生產’的創新思路，不僅大幅降低了制造成本，更重要的是有望為微型機器人的大規模應用掃清技術障礙?！闭撐牡暮献髡叩聡R克斯·普朗克智能系統研究所物理智能系主任Metin Sitti教授進一步解釋道。
FHMR的多功能性使其在多個領域展現出巨大潛力。例如，FHMR可用于靶向藥物傳遞，特別是在血管或腸道等復雜的人體環境中極具優勢。其水溶性PVA緩釋涂層能有效控制藥物釋放速率，為癌癥治療、血栓清除等提供全新解決方案。論文的共同通訊作者孫立寧教授表示：”這項技術不僅制造成本低廉，而且具有良好的生物相容性。未來可應用于血管疾病治療、靶向藥物遞送、顯微手術等多個領域。我們正在進一步優化系統，希望早日實現臨床轉化。”
從金屬切屑到救命利器，這項研究充分展現了蘇州大學在微型機器人領域的創新能力，也成為跨學科交叉研究的成功范例。
