華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院副教授殷瑞雪等，提出了一種無結(jié)構(gòu)限制的通用微納機(jī)器人（MNRs）動(dòng)力學(xué)模型，可在臨床環(huán)境中通過定制個(gè)體患者來規(guī)劃MNRs的導(dǎo)航，了解血液在與MNRs相互作用時(shí)的行為，從而預(yù)防MNRs靶向治療中引起的并發(fā)癥。這項(xiàng)研究對(duì)MNRs在醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定啟發(fā)性，近日發(fā)表于《自然—通訊》。

MNRs在利用血管輸送實(shí)現(xiàn)病灶微創(chuàng)靶向治療方面極具潛力，對(duì)改善人類健康具有開拓性的影響。然而，當(dāng)前MNRs的臨床應(yīng)用受到諸多限制，其中最關(guān)鍵的限制之一為如何克服血流運(yùn)動(dòng)影響實(shí)現(xiàn)MNRs的精準(zhǔn)控制。

針對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)模型僅適用于標(biāo)準(zhǔn)螺旋結(jié)構(gòu)MNRs的問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種無結(jié)構(gòu)限制的通用MNR動(dòng)力學(xué)模型，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型在預(yù)測(cè)多種不同結(jié)構(gòu)MNRs運(yùn)動(dòng)規(guī)律的準(zhǔn)確性。

微納米機(jī)器人螺旋運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型建立及雙光子打印制備。圖片來源于《自然—通訊》

模型深入闡述了MNRs的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，展示了其在推進(jìn)速度預(yù)測(cè)和精確導(dǎo)航方面的巨大潛力，還為MNRs的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化開辟了新途徑。模型將有助于利用模式識(shí)別技術(shù)構(gòu)建磁輸入和運(yùn)動(dòng)輸出之間的通用MNRs動(dòng)態(tài)關(guān)系，為精確的閉環(huán)控制系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。模型還能夠與磁場(chǎng)、聲場(chǎng)、熱場(chǎng)等多種外部驅(qū)動(dòng)方法緊密結(jié)合，拓寬MNRs的應(yīng)用范圍并提高其有效性。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51518-z

來源：華東理工大學(xué)