科学家提出多材料三维微纳制造技术，可用于制备微纳机器人

来源：DeepTech深科技

作为一类人造功能器件，微型机器人的尺寸从几百纳米到几厘米不等，它能在复杂环境尤其是在生物体内自主运动，并能实现一些特定功能比如药物运输、疾病监测、微创手术、组织修复等。

大型机器人很容易就能集成驱动单元和功能模块。而微型机器人由于尺寸受限，在多功能化方面困难重重。

多年来，德国马普所智能系统研究所梅廷·斯蒂（Metin Sitti）教授实验室，主要聚焦于微型机器人的设计、制造、功能化以及生物应用研究。

最近几年，他们一直在构思发展一种通用的制备方法来集成多功能材料，以便按需制备多功能的微纳机器人。

三维打印技术能够制备任意的三维结构，目前已被广泛用于制备微型机器人。

其中，双光子聚合技术凭借超高精度和灵活的三维加工能力而受到关注。

然而，该技术高度依赖于特定单体的双光子聚合反应，其所能打印的材料往往局限于高分子材料。

因此，所制备的结构在功能上也比较单一，而且大多表现为特定刺激响应的变形行为。

要想设计多功能的微纳机器人，就得打印出功能多样的非聚合物材料，比如金属氧化物、金属、量子点和陶瓷等。

基于此，该课题组发展出一种普适性的多材料三维微纳制造技术。

（来源：Nature Communications）

总的来说，研究人员利用毛细力捕获策略，在预先打印出的三维微纳米框架上沉积各种纳米材料，以此来实现多种材料、尤其是实现非聚合物材料的三维微纳制造。

通过此，他们为制备多功能微纳器件、尤其是为制备微纳机器人奠定了基础。

不同于传统的物理气相沉积技术，这种利用毛细力实现多种纳米材料在微纳结构上的组装，是一个相当新颖且简单的思路。

在此基础之上，通过选取不同的功能材料、以及调控它们的集成顺序，就能制备各种各样的微纳功能器件，比如制备超材料和光子学器件等。

该团队表示，本次成果在制备多功能微纳机器人上拥有巨大潜力。比如，通过选取合适的功能材料沉积，可以设计出兼具多场驱动能力、以及多功能集成的微纳机器人。

一方面，这能提高微纳机器人在复杂环境中的运动能力，另一方面还能实现一种微纳机器人的多场景应用。

接下来，他们希望在微纳米机器人领域应用该技术，以期制备集多驱动方式和功能为一体的智能微纳米机器人。

并将继续探索其在生物医学方面的应用，比如探索靶向载药及可控释放、细胞刺激、光热治疗等应用。

参考资料：

1.Lyu, X., Zheng, Z., Shiva, A.et al. Capillary trapping of various nanomaterials on additively manufactured scaffolds for 3D micro-/nanofabrication. Nat Commun 15, 6693 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51086-2

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