華東理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院副教授殷瑞雪等，提出了一種無結(jié)構(gòu)限制的通用微納機器人（MNRs）動力學(xué)模型，可在臨床環(huán)境中通過定制個體患者來規(guī)劃MNRs的導(dǎo)航，了解血液在與MNRs相互作用時的行為，從而預(yù)防MNRs靶向治療中引起的并發(fā)癥。這項研究對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在利用血管輸送實現(xiàn)病灶微創(chuàng)靶向治療方面極具潛力，對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動影響實現(xiàn)MNRs的精準控制。

針對現(xiàn)有動力學(xué)模型僅適用于標準螺旋結(jié)構(gòu)MNRs的問題，研究團隊提出了一種無結(jié)構(gòu)限制的通用MNR動力學(xué)模型，并通過仿真和實驗驗證了該模型在預(yù)測多種不同結(jié)構(gòu)MNRs運動規(guī)律的準確性。

微納米機器人螺旋運動數(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的運動機理，展示了其在推進速度預(yù)測和精確導(dǎo)航方面的巨大潛力，還為MNRs的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能優(yōu)化開辟了新途徑。模型將有助于利用模式識別技術(shù)構(gòu)建磁輸入和運動輸出之間的通用MNRs動態(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、聲場、熱場等多種外部驅(qū)動方法緊密結(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)