让“蜘蛛”爬进体内修复组织 哈佛毫米级微型机器人有望进入人体治疗

近日，哈佛大学的一个研究团队在机器人领域取得了重大突破，借助全新的制造技术创造出一个微型蜘蛛机器人，今后有望应用于医学领域。这些“蜘蛛”有一天会爬进你的体内，帮助修复组织或破坏肿瘤。该团队的创新设计不仅有效减少侵入性外科手术，在医学领域做出重大改变，还可以从工业设施的维护到拯救灾民等各方面产生影响。

到目前为止，大多数先进的小型机器人都采用某种特定的模式：它们均为厘米级机器人，通常只有一个自由度，这意味着它们只能促成一种特定的运动形状或类型的变化。由Harvard’s Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering（哈佛大学威斯生物启发工程研究所），（以下简称威斯研究所，简称威斯研究所）、John A. Paulson工程与应用科学学院（SEAS）和波士顿大学的科学家联合研发的这款新型机器人并非如此。新型蜘蛛机器人为毫米级别，且由柔性材料制成，易于借助气动和液压动力移动，因此，该机器人具有前所未有的18个自由度。

相比其他同类产品，此款蜘蛛机器人更加小巧、灵活——对研发能在人体内进行相关操作的机器人的过程而言，这无疑是里程碑式的一步。

工程师表示新技术MORPH是Microfluidic Origami for Reconfigurable Pneumatic/Hydraulic的首字母缩写。使用这项全新的技术制造蜘蛛或其他机器人生物的过程，主要涉及三种不同的技术。首先，利用微型激光切割出12层材料，相互粘合形成蜘蛛的身体和手臂。其次，借助软光刻技术在这些层内绘制了一个复杂的微观通道网络；在感知到气动或液压动力时，这些微型“脉络”可促成蜘蛛的移动。最后，为了达到其最终形状，这些微流体通道中的一些通过可固化树脂加压。当用来自外部的UV光照射时，树脂硬化并使较软的层永久地弯曲成所需的形状。

根据该研究的作者之一希拉·鲁索（Sheila Russo）的说法，他们的“小怪物”蜘蛛可以改变自身的结构，可移动，甚至可以改变颜色。此毫米级蜘蛛机器人外形色彩多样，其肢体能够借助水或者酒精来驱动并模拟澳大利亚孔雀蜘蛛的表现。

虽然对这款机器人的表现很有自信，波士顿大学的助理教授兼创造者之一的Tommaso Ranzani表示，它目前的形式并非针对医疗应用而设计，更像是一种能力的展示。他在邮件中提到：“我们相信软体机器人在减少风险、进行微创手术任务方面有着巨大的潜力。或许在将来的某一天，这些软体机器人会替代传统手术工具，一跃成为‘操纵、与身体最脆弱组织（例如静脉、动脉甚至神经）相互作用’的理想选择。他们还可以服用药物或做或组织检查。”

但Ranzani认为类似的微型机器人也有可能对环境有所帮助，可用于维护工业设施，甚至协助太空探索。他表示：“‘蜘蛛机器人’是软体机器人研发道路上的第一项成果。我们相信它将会推进新一代微型软体机器人的发展，新一代机器人将借助其微型、可变形、弹性的外观，探索高度非结构化、复杂的环境，被广泛应用于人体内部对组织进行安全、精细的操作，以执行搜索、抢救等医疗任务。”

想象一下，未来某一天，一大群机器人在清理火箭发动机并固定微型飞行器，或在被地震摧毁的建筑物中寻找幸存者并提供急救——甚至只是进行一次清理以清除人体内堵塞的动脉。多么神奇的画面啊，相信大家对这款蜘蛛机器人的期待值已经爆表了。