近日，我校77779193永利官網(wǎng)殷瑞雪等在《Nature Communications》上發(fā)表了題為“Comprehensive modeling of corkscrew motion in micro-/nano-robots with general helical structures”的研究論文，提出一種無結(jié)構(gòu)限制的通用微納機(jī)器人（MNRs）動力學(xué)模型，有助于在臨床環(huán)境中通過定制個體患者來規(guī)劃MNRs的導(dǎo)航，也有助于了解血液在與MNRs相互作用時的行為，例如血管堵塞等，從而預(yù)防MNRs靶向治療中引起的并發(fā)癥。
微納米機(jī)器人（Micro-/nano Robots, MNRs）在利用血管輸送實(shí)現(xiàn)病灶微創(chuàng)靶向治療方面具有令人矚目的潛力，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(yùn)動影響實(shí)現(xiàn)MNRs的精準(zhǔn)控制。為解決上述問題，首先需要能夠充分了解MNRs在血液中的運(yùn)動行為。針對現(xiàn)有MNR動力學(xué)模型僅適用于標(biāo)準(zhǔn)螺旋結(jié)構(gòu)MNRs的不足，本文提出一種無結(jié)構(gòu)限制的通用MNR動力學(xué)模型，通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型在預(yù)測多種不同結(jié)構(gòu)MNRs運(yùn)動規(guī)律的準(zhǔn)確性。該模型深入闡述了MNRs的運(yùn)動機(jī)理，不僅展示了在推進(jìn)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)化開辟了新的途徑。該模型將有助于利用模式識別技術(shù)構(gòu)建磁輸入和運(yùn)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)。此外，該模型還能夠與磁場、聲場、熱場等多種外部驅(qū)動方法緊密結(jié)合，從而拓寬了MNRs的應(yīng)用范圍并提高其有效性。這項(xiàng)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)用做出了一定的貢獻(xiàn)。
圖片說明： 微納米機(jī)器人螺旋運(yùn)動數(shù)學(xué)模型建立及雙光子打印制備
該研究工作由華東理工大學(xué)、上海大學(xué)和加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)共同完成，華東理工大學(xué)殷瑞雪副教授、上海大學(xué)張兵副教授、加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)丁路佳博士為共同通訊作者，研究得到了薩斯喀徹溫大學(xué)Chris Zhang 教授以及明澈科技公司團(tuán)隊的指導(dǎo)與支持。
原文連接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51518-z