DOI: 10.1002/advs.202003177
由外磁場驅動的磁性微型機器人能夠在無燃料條件下進入遙遠、封閉、狹小的空間，這是一種在微環境下進行操縱和傳輸的先進技術，然而，復雜的制備方法限制了其實際應用。在此，將熔融靜電紡絲書寫（MEW）、微成型和刮削工藝結合起來，成功地批量生產了蝌蚪形磁性聚己內酯/Fe3O4（PCL/Fe3O4）微型機器人。重要的是，蝌蚪狀的微型機器人在外磁場作用下可以實現兩種運動：滾動模式和推進模式。滾動模式下可以以約2 mm s-1的速度迅速接近工作目標。推進模式（0-340 μm s-1）可以用于處理微型目標。這種簡單且經濟的生產方法在大批量制備多功能微型機器人方面具有巨大的潛力。
圖1.磁性蝌蚪形微型機器人的制備過程示意圖。聚己內酯（PCL）不對稱桿模板（A），聚二甲基硅氧烷（PDMS）不對稱通道（B）和PCL/Fe3O4不對稱微型機器人（C）的制備工藝示意圖。
圖2.聚二甲基硅氧烷（PDMS）通道和磁性聚己內酯（PCL）/Fe3O4非對稱坯料的表征。（A）使用0.9毫米針以不同的印刷速度制備的PDMS通道橫截面的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。（B）通道的寬度和深度與印刷速度的關系。（C）帶有形狀的非對稱PDMS通道橫截面的SEM圖像。（D）通道2的光學顯微鏡圖像。（E）來自通道2的磁性PCL/Fe3O4非對稱坯料的SEM圖像。速度值標記在每個圖像上，單位為mm/min。（相同條件下制備的n=5個不同樣品的平均值±標準偏差（SD））。
圖3.蝌蚪形磁性微型機器人的特征和可控運動。（A）蝌蚪形聚己內酯（PCL）/Fe3O4磁性微型機器人的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像，以及C、O和Fe元素映射。蝌蚪狀PCL/Fe3O4微型機器人的放大SEM圖像（B）和EDX光譜（C）。在滾動磁場（D，E）和推進磁場（G，H）（4Hz，1.85mT）下微型機器人運動的光學顯微鏡圖像和3D示意圖。微型機器人在滾動磁場（F）和推進磁場（I）（12Hz，1.85mT）下運動的延時光學圖像。蝌蚪狀微型機器人在滾動模式（J，K）和推進模式（L，M）下的速度與頻率和強度之間的關系（每個實驗n=20次測量的平均值±SD）。
圖4.在4Hz和1.85mT的磁場下，蝌蚪狀微型機器人在兩種模式下攜帶微球的光學顯微鏡圖像。（A）推進模式下的單個目標操縱，（B）滾動模式下的多目標傳輸。
微信二維碼
