大自然的灵感的演变
一项新的研究发现，一种名为穿山甲的有鳞哺乳动物的微型机器人版本有一天可能会在体内进行医疗手术。
科学家们越来越多地探索微型机器人如何在医学中得到应用——例如，将药物、基因或细胞携带到体内。软机器人尤其有望以安全、微创的方式进入难以到达的区域。
为了找到使用笨重的电缆或电池为这些机器供电的替代方案，研究人员正在研究这些机器人的无线版本，这些机器人可以远程 接收能量 ，例如通过光或超声波。磁场在这一应用中显示出了前景，因为它们可以安全地穿透人体组织。
德国研究人员开发了一种小型机器人，可以将药物输送到患者（在本例中）消化道的特定位置，然后通过外部施加的磁场将药物展开。这个机器人的灵感来自穿山甲，穿山甲是一种有鳞的哺乳动物，它的盔甲覆盖并强烈保护动物的身体，同时仍然为其提供大范围的运动。
微型、不受束缚的磁性机器人的临床应用仍然受到限制，因为这些设备主要依赖于与身体的机械相互作用，而不是利用热量等。磁场还可以远程为机器人提供加热能量。然而，磁场最适合加热刚性金属部件，而此类部件通常会失去软体的优势。
现在科学家们从穿山甲身上汲取灵感，研制出了一种软硬结合的微型磁性机器人。这种动物类似于行走的松果，是唯一完全覆盖着坚硬鳞片的哺乳动物。然而，穿山甲仍然能够灵活运动——它可以排列鳞片，使它们重叠，在遇到危险时让它卷成一个球。
一开始，“我关注的是鱼类和犰狳，因为我对它们比较熟悉”，该研究的主要作者 、德国斯图加*马特**克斯普朗克智能系统研究所的机器人专家任浩顺回忆道。“然而，它们并不理想。单个鱼鳞是相互连接的，这减少了它们的机械变形。另一方面，虽然犰狳设计提供了必要的机械顺应性，但它们无法提供必要的加热性能——为了增强加热性能，需要在机器人上加入更大体积的材料，例如金属鳞片”。
Soon说，在观看有关鱼类和犰狳的视频时，他“偶然发现了穿山甲，它非常适合我们的目的。就我个人而言，当我想到这一点时，这对我来说是一个非常激动人心的时刻。我一直读到科学家如何从大自然中获得灵感，但我从未想象过我自己也会如此。”
新机器人是一个尺寸为 1 厘米 x 2 厘米 x 200 微米的小型扁平矩形。它由位于柔性体顶部的铝鳞片组成，该柔性体由混合有磁性微粒和液态合金共晶镓-铟的硅橡胶制成。
在实验中，科学家们利用高频磁场在不到30秒的时间内将机器人加热到70°C以上。他们在距离超过 5 厘米的地方远程施加这些磁场。
“微创手术设备可以通过内窥镜和结肠镜到达几乎所有胃肠道，”Soon说。“然而，胃肠道的很大一部分，即小肠，仍然是这些设备无法到达的，因为这些设备太曲折，无法到达。因此，不受束缚的机器人有机会补充甚至取代现有的小肠疾病疗法。”
很快，科学家们希望与临床医生合作，“确定此类机器人可能发挥作用的真正医疗需求”。
科学家们于6月20日在《自然通讯》杂志上详细介绍了他们的发现。