一种用于生物医学应用的磁浮式微型机器人系统。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:53
文章英文标题
A Tumbling Magnetic Microrobot System for Biomedical Applications.
正文
研制了一个微型机器人系统,包括一个无绳滚动式微型机器人、一个二自由度旋转永磁体和一个超声成像系统,用于体内外生物医学应用。由于旋转磁铁施加的磁力矩,微机器人在一个净的正向运动中翻转末端。通过转动磁体的转动轴,二维定向控制成为可能,微机器人沿着各种轨迹行驶,包括圆形路径和P形路径。该微型机器人能够在体外、原位和体内的条件下在鼠结肠内的非结构化地形上移动,在体外的条件下移动猪结肠。高频超声成像在被动物组织光学遮挡的同时,允许实时确定微型机器人的位置。当涂有荧光素有效载荷时,显示微机器人在磷酸盐缓冲液中1 h以上释放大部分有效载荷。细胞毒性试验表明,微机器人的组成材料SU-8和聚二甲基硅氧烷( PDMS )对小鼠成纤维细胞的毒性与阴性对照相比没有统计学差异,即使在材料中掺杂了磁性钕微粒。微机器人系统的性能使其在靶向给药和其他体内生物医学领域具有广阔的应用前景。
文章内容(英文)
A microrobot system comprising an untethered tumbling magnetic microrobot, a two-degree-of-freedom rotating permanent magnet, and an ultrasound imaging system has been developed for in vitro and in vivo biomedical applications. The microrobot tumbles end-over-end in a net forward motion due to applied magnetic torque from the rotating magnet. By turning the rotational axis of the magnet, two-dimensional directional control is possible and the microrobot was steered along various trajectories, including a circular path and P-shaped path. The microrobot is capable of moving over the unstructured terrain within a murine colon in in vitro, in situ, and in vivo conditions, as well as a porcine colon in ex vivo conditions. High-frequency ultrasound imaging allows for real-time determination of the microrobot's position while it is optically occluded by animal tissue. When coated with a fluorescein payload, the microrobot was shown to release the majority of the payload over a 1-h time period in phosphate-buffered saline. Cytotoxicity tests demonstrated that the microrobot's constituent materials, SU-8 and polydimethylsiloxane (PDMS), did not show a statistically significant difference in toxicity to murine fibroblasts from the negative control, even when the materials were doped with magnetic neodymium microparticles. The microrobot system's capabilities make it promising for targeted drug delivery and other in vivo biomedical applications.
来源出处
Journal|[J]MicromachinesVolume 11, Issue 9. 2020.
DOI
https://doi.org/10.3390/mi11090861

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