新加坡南洋理工大学(NTU)的研究人员已开发出一种种子大小的手术机器人，该机器人能够在不到一秒钟内切换五种不同功能，为微创医疗程序提供了一种潜在的新工具。
这款机器人长度仅为4.4毫米，通过弱磁场进行无线控制。尽管体积微小，但它能够在软表面上移动、切割生物组织、释放药物、抓取并存储组织样本，以及远程产生热量。
科学家表示，该设备解决了一个微型机器人领域的长期挑战：在不牺牲控制性或机动性的前提下，将多种功能集成到一个微小的机器人中。
研究团队在使用生物组织和软组织模型的实验室实验中展示了该机器人的能力，表明它能够在复杂环境中导航的同时执行多项医疗任务。
一个机器人，五项工作
与大多数只能执行一两项任务的微型磁性机器人不同，南洋理工大学的这款设备能够快速切换多种工具。
"大多数此类磁性机器人只能执行一两项功能。我们最新的发明现在可以完成五项任务，我们的长期目标是让医生在体内使用这些微型机器人，将它们导航到目标位置，并用它们进行治疗，"领导这项研究的 Lum Guo Zhan 副教授说道。
该机器人由名为PDMS和Ecoflex的软硅基材料制成。整个结构中嵌入了对磁场有反应的微小磁性颗粒。
该系统的核心是一个可以被磁化、消磁并在不同方向上重新磁化的磁性模块。每种磁性方向会激活不同的功能，使同一机器人能够按需部署各种工具。
研究人员还设计了机器人的不同区域，使其能够独立响应磁信号。这防止了整个设备像单一磁铁一样移动，这是许多现有微型机器人系统中的常见局限。
该设计还引入了称为"滚动"的第六自由度，使机器人能够围绕其长轴旋转。这种增加的运动能力在导航人体内部等狭窄和不规则空间时提供了更大的控制性。
专为狭小空间设计
为了评估其性能，研究团队在鸡肝和设计用于模拟软生物组织的明胶基材料上测试了该机器人。
该机器人成功地切割了组织，释放了代表药物的颗粒，收集并存储了组织样本，并通过磁感应产生了局部热量。研究人员表示，这种加热能力可以支持正在探索用于癌症治疗的磁热疗方法。
研究团队还通过将材料暴露在人类皮肤细胞上来评估其安全性。暴露后超过99%的细胞保持活性，表明在实验室条件下具有低毒性。
研究人员目前正在研究如何将该机器人与医疗成像系统、传感器和人工器官模型集成。他们还在与外科医生合作，了解此类系统如何融入未来的临床工作流程。
"为了让这些机器人更接近实际应用，我们不仅需要了解它们在实验室中的工作方式，还需要了解它们如何在真实的医疗环境中被引导、监测和控制，"Lum表示。
该研究已发表在《先进材料》(Advanced Materials)期刊上。
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