中科院打造3D手型微納機器人 約40微米 可抓取細胞

11月13日消息，據媒體報道，中國科學院理化技術研究所成功研製出一款3D微納機器人，其尺寸僅約40微米，比人類髮絲更細，卻能在微觀尺度下精準執行抓取、運輸和釋放顆粒或細胞等任務，猶如一雙靈活的「微觀機械手」，為未來精準醫療提供了創新工具。

當前微納機器人多受限於單一材料體系，難以在複雜環境中實現多刺激協同控制與多步驟操作。

針對這一挑戰，研究團隊創新性地設計了仿手型結構——機器人呈雙手向上托舉姿態，「手掌」部分可靈活開合。相比封閉結構，這種開放形態更便於觀察目標，釋放顆粒時也更為靈活。

該結構的實現依託於「飛秒雷射直寫技術」。這項技術利用持續時間極短的雷射脈衝（1飛秒為一千萬億分之一秒），通過非線性光學效應在材料內部進行納米級精度的加工，突破傳統光學衍射極限，實現比頭髮絲細千倍的結構製造。

研究人員如同執筆作畫，以雷射在不同材料上「繪製」出具備不同功能的部件，最終組裝成完整的3D手型機器人。

這隻「微觀快遞員」由兩種智能材料構成：頂部的pH響應模塊作為「感應夾手」，能根據環境酸鹼度自動開合；底部的磁驅動模塊則如「微型馬達」，可通過外部磁場遠程控制其移動、旋轉甚至翻轉。

在工作時，機器人被置於液體環境中。當pH值發生變化，其「手掌」即如花朵般自動開閉，實現智能抓放。實驗顯示，在經歷超過15次酸鹼環境循環刺激後，機器人仍能穩定響應，未出現結構疲勞或功能衰退。

該機器人突破了傳統微納機器人單響應、單功能的局限，實現了從感知到行動、從抓取到釋放的全流程操控。

未來，此類機器人有望作為單細胞操作平台，應用於細胞分選、藥物遞送及微創手術（如血栓清除）等醫療場景。此外，在環境修復（如抓取水中微塑料）、微納製造及基礎科學研究等領域也具備廣闊應用潛力。