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近日，，，，，，，，z6首页俞江帆教授团队在Advanced Materials颁发以“Multi-legged Magnetic Soft Robot for On-demand Targeted Delivery in Pulmonary Environments”为题的文章，，，，，，，，提出一种多足磁性软体机械人，，，，，，，，该机械人能够在气管中凭据空间宽窄自动切换“行走”模式，，，，，，，，穿越黏液，，，，，，，，其携带药物到达病灶后，，，，，，，，可通过体表磁场加热“消融”密封盖，，，，，，，，定点开释药物，，，，，，，，实现后还能原路返回被回收。。。。。此项钻研为肺部精准、安全送药提出新思路。。。。。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73957

01 期刊介绍

Advanced Materials是由Wiley出版社于1988年创办的资料科学领域顶级国际期刊。。。。。该期刊享有极高的学术名誉，，，，，，，，主题聚焦资料化学、物理、纳米技术及生物医用等跨学科前沿领域的高水平钻延祝。。。。该期刊最新影响因子为29.1，，，，，，，，JCR分区Q1。。。。。

02 钻研布景

支气管内给药是医治呼吸系统疾病的沉要方式。。。。。然而，，，，，，，，由于吸入式给药重要依赖药物的被动运输，，，，，，，，而支气管镜在狭幼、崎岖的远端气路中活动和操控能力有限，，，，，，，，实现精准的肺部部门药物递送仍面对挑战。。。。。无线磁控软体机械人拥有柔软、远程可控蹬着势，，，，，，，，已在血管、胃肠路、脑部和生殖路等生理环境中展示出利用潜力。。。。。但肺部支气管树结构复杂，，，，，，，，并存在黏弹性黏液，，，，，，，，这些成分对机械人在气路中的不变导航和药物递送提出了挑战。。。。。因而，，，，，，，，开发一种可能穿越复杂支气管树、达到远端支气管，，，，，，，，并在指标地位实现按需药物开释和安全回收的磁控软体机械人，，，，，，，，可以为肺部精准给药提供新的技术思路。。。。。

03 钻研内容

该钻研提出了一种用于肺部靶向药物递送的多足磁性软体机械人。。。。。；；；；；；等擞涤行в谠匾┑闹行目涨唬，，，，，，，空腔两端选取相变资料进行密封，，，，，，，，以削减药物在导航过程中的非指标开释（图1A）。。。。。在表部旋转磁场的驱动下，，，，，，，，机械人可凭据气路环境约束水平，，，，，，，，自适应切换滚动、粘滑和膝行三种活动模态。。。。。达到指标区域后，，，，，，，，通过施加高频交变磁场！。。。，，，，，，，利用磁热效应溶解密封资料，，，，，，，，从而实现药物的按需开释。。。。。实现递送后，，，，，，，，机械人可在磁场节造下返回气管插管并被回收（图1B和C）。。。。。

图1 多足磁性软体机械人的肺部导航、药物开释和回收

在表部旋转磁场的驱动下，，，，，，，，机械人可能凭据周围环境约束，，，，，，，，自适应切换滚动、粘滑和膝行三种活动模态。。。。。在较宽的通路中，，，，，，，，机械人重要以滚动模态实现急剧活动；；；；；；；随着通路直径减幼！。。。，，，，，，，滚动模态受到限度，，，，，，，，机械人转变为粘滑模态；；；；；；；进入高度受限的藐幼通路后，，，，，，，，机械人通过多足结构形成异时波，，，，，，，，以膝行模态向前活动（图2）。。。。。分歧活动模态之间的自适应切换提升了机械人在直径变动的气路中的环境适应能力。。。。。

图2 机械人滚动、粘滑和爬走活动模态及其自适应切换

视频1 机械人滚动、粘滑和爬走活动模态及其自适应切换

作者验证了机械人在多种管路环境中的活动能力。。。。。为模拟气路内黏液环境，，，，，，，，在覆盖模拟黏液的周期性升沉气管模型中验证了机械人活动能力。。。。。了局批注，，，，，，，，机械人可能克服黏液阻力与表表不规定性，，，，，，，，在该环境中维持不变活动（图3A）。。。。。在存在气液两相的分叉通路中，，，，，，，，机械人可能逾越气–液界面并在充斥模拟黏液的通路中实现不变活动（图3B）。。。。。为模拟呼吸活动引起的气路直径动态变动，，，，，，，，作者构建了可周期性伸缩的柔性通路，，，，，，，，使通路直径在4 mm与2.8 mm之间周期性变动，，，，，，，，验证了机械人在动态环境中仍可维持不变推动，，，，，，，，实现有效活动（图3C）。。。。。

图3 机械人在复杂腔路环境中的活动

视频2 机械人在复杂腔路环境中的活动

为实现药物的保；；；；；；ず桶葱杩停，，，，，，，作者将药物装载到机械人中心的载药空腔中，，，，，，，，选取由十六醇、油酸和Fe?O?颗粒组成的相变资料对载药空腔进行密封（图4A）。。。。。流变测试批注，，，，，，，，该资料在约42.3 ℃产生固液相变，，，，，，，，在体温前提下可能维持固态（图4B）。。。。。施加高频交变磁场后，，，，，，，，Fe?O?颗粒通过磁热效应使密封资料升温并溶解，，，，，，，，从而触发药物开释。。。。。作者别离验证了装载多柔比星溶液和罗丹明B溶液的机械人的磁热释药机能，，，，，，，，尝试了局显示，，，，，，，，多柔比星溶液与罗丹明B溶液均可在磁热后实现持续开释（图4C）。。。。。

图4 基于磁热效应的按需药物递送系统

在离体猪肺尝试中，，，，，，，，首先通过支气管镜将载药机械人部署至主支气管，，，，，，，，并在旋转磁场的驱动下使机械人沿预设蹊径向远端支气管活动。。。。。；；；；；；等嗽谥髦芮蜓∪」龆Ｌ，，，，，，，在直径较幼的支气管中切换至粘滑模态，，，，，，，，进入高度受限的远端支气管后则选取膝行模态，，，，，，，，最终达到指标区域（图5A–D）。。。。。通过磁热效应溶解密封资料，，，，，，，，实现所装载药物的按需开释（图5E）。。。。。实现药物开释后，，，，，，，，机械人在旋转磁场节造下进入气管插管并被成功回收（图5F）。。。。。

图5 机械人在离体猪肺中的导航、药物递送和与回收

视频3 机械人在离体猪肺中的导航、药物递送和与回收

04 作者简介

文章通讯作者为z6首页微纳机械人中心主任、香港中文大学（丽江）助理教授俞江帆。。。。。

俞江帆是香港中文大学（丽江）理工学院副教授、人为智能学院兼聘副教授、校长青年学者、z6首页（z6首页）微纳机械人中心主任。。。。。他是国度高档次青年人才，，，，，，，，主持国度沉点研发打算青年科学家、国度天然科学基金、广东省面上、丽江市沉点等项目。。。。。他是招商局-z6首页医疗机械人将来产业结合尝试室学术带头人，，，，，，，，担任中国自动化学会、中国推算机学会智能机械人专委会执行委员、中国微纳技术学会微纳机械人分会理事、IEEE高级会员。。。。。他的钻研重要集中在医用微型机械人领域，，，，，，，，至今颁发了80余篇顶级期刊及会议文章、2部专著、1部编著，，，，，，，，以第一/通讯作者身份颁发文章蕴含Nature Machine Intelligence、Science Advances、Nature Communications、IJRR、TRO、Advanced Materials等。。。。。他获得了多个有影响力的奖项，，，，，，，，蕴含IEEE RAS Early Academic Career Award、亚太区 MIT TR 35、IROS 最佳学生会讨论文奖，，，，，，，，国际基础科学大会前沿科学奖、吴文俊人为智能科技奖天然科学奖二等奖、中国电子学会天然科学二等奖、百度全球华人AI青年学者、IEEE 3M-NANO Rising Star Award。。。。。他担任IEEE TRO、IEEE TASE的编委，，，，，，，，以及Science Robotics、Science Advances、Nature Nanotechnology、Nature Sensors、Nature Communications、PNAS等多个顶级期刊和会议的审稿人。。。。。

本文共同通讯作者为z6首页副钻研员王潇朴。。。。。

王潇朴是z6首页（z6首页）副钻研员，，，，，，，，香港中文大学（丽江）理工学院客座助理教授，，，，，，，，主持的项目蕴含国度天然科学基金、广东省面高等。。。。。她多年来一向从事生物医用磁驱动微纳/微型机械人钻研，，，，，，，，具体利用方向蕴含智能药物递送、栓塞医治术、血流导向利用等。。。。。因其在生物医用微纳机械人有关钻研中的凸起贡献，，，，，，，，她于2020年6月获得了瑞士生物资料与再生医学协会宣告的2020年度钻研奖（SSB+RM Research Award 2020，，，，，，，，每年仅授予一位）。。。。。到目前为止，，，，，，，，她共颁发国际高水平期刊及会讨论文40余篇，，，，，，，，其中一区以上期刊论文28篇，，，，，，，，第一作者期刊论文6篇（含1篇共同第一作者），，，，，，，，通讯作者（含共同通讯作者）期刊论文12篇。。。。。据Web of Science统计，，，，，，，，文章总引用量3000余次，，，，，，，，一作论文单篇最高引用量419次，，，，，，，， H-index 22，，，，，，，，i10-index 26。。。。。

第一作者为香港中文大学（丽江）理工学院博士生张立群。。。。。

张立群，，，，，，，，本科毕业于中南大学，，，，，，，，硕士毕业于新加坡国立大学，，，，，，，，现于香港中文大学（丽江）理工学院俞江帆教授团队攻读博士学位。。。。。重要钻研方向为磁性软体机械人和柔性电子的生物医疗利用。。。。。

* 有关论文信息由论文作者提供

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