南洋理工大学4.4毫米机器人利用无线磁控切割组织、递送药物并收集样本。

新加坡南洋理工大学的研究人员开发出一种种子大小的手术机器人，能够在不到一秒的时间内在五种不同功能之间切换，为微创医疗操作提供了一种潜在的新工具。

该机器人长度仅4.4毫米，利用弱磁场进行无线控制。尽管尺寸极小，但它能够在柔软表面上移动、切割生物组织、释放药物、抓取并储存组织样本，还能远程产生热量。

科学家表示，这一装置解决了微型机器人领域的一个长期挑战：在单个微小机器人中集成多种功能，同时不牺牲控制能力或机动性。

研究团队在实验室中使用生物组织和软组织模型展示了该机器人的能力，结果显示它可以在复杂环境中导航，同时执行多项医疗任务。

一个机器人，五种职能

与大多数仅能执行一两种任务的微型磁性机器人不同，南洋理工大学的这一装置可以快速切换多种工具。

领导这项研究的林国展副教授说：“大多数此类磁性机器人只能执行一两种功能。我们最新的发明现在可以做到五种，我们的长远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。”

该机器人由名为PDMS（聚二甲基硅氧烷）和Ecoflex的软硅胶类材料制成。整个结构中嵌入了微小的磁性颗粒，能够对外部磁场作出响应。

系统的核心是一个磁性模块，该模块可以在不同方向上被磁化、退磁和重新磁化。每种磁化方向会激活不同的功能，使得同一个机器人能根据需要部署各种工具。

研究人员还设计了机器人的不同区域，使其能独立响应磁信号。这避免了整个装置像单个磁体那样整体移动，而这是许多现有微型机器人系统的一个普遍局限。

该设计还引入了被称为“滚动”的第六个自由度，使机器人能够绕其长轴旋转。这一新增的运动能力在穿越人体内狭窄且不规则的通道时，能够提供更强的控制能力。

为狭窄空间而打造

为评估其性能，团队在鸡肝和用于模拟软组织生物组织的明胶基材料上对机器人进行了测试。

机器人成功切割了组织、释放了代表药物的微粒、收集并储存了组织样本，还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目前正在探索用于癌症治疗的磁热疗法。

研究团队还通过将材料与人体皮肤细胞接触来评估其安全性。接触后超过99%的细胞仍然存活，这表明在实验室条件下材料毒性很低。

研究人员目前正在探索如何将该机器人与医学成像系统、传感器以及人造器官模型相整合。他们也在与外科医生合作，以了解这类系统如何融入未来的临床工作流程。

林国展说：“要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原理，还要知道它们在真实的医疗环境中如何被引导、监控和控制。”

该研究发表在《先进材料》期刊上。

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