中科院打造3D手型微纳机器人 约40微米 可抓取细胞

11月13日消息，据媒体报道，中国科学院理化技术研究所成功研制出一款3D微纳机器人，其尺寸仅约40微米，比人类发丝更细，却能在微观尺度下精准执行抓取、运输和释放颗粒或细胞等任务，犹如一双灵活的“微观机械手”，为未来精准医疗提供了创新工具。

当前微纳机器人多受限于单一材料体系，难以在复杂环境中实现多刺激协同控制与多步骤操作。

针对这一挑战，研究团队创新性地设计了仿手型结构——机器人呈双手向上托举姿态，“手掌”部分可灵活开合。相比封闭结构，这种开放形态更便于观察目标，释放颗粒时也更为灵活。

该结构的实现依托于“飞秒激光直写技术”。这项技术利用持续时间极短的激光脉冲（1飞秒为一千万亿分之一秒），通过非线性光学效应在材料内部进行纳米级精度的加工，突破传统光学衍射极限，实现比头发丝细千倍的结构制造。

研究人员如同执笔作画，以激光在不同材料上“绘制”出具备不同功能的部件，最终组装成完整的3D手型机器人。

这只“微观快递员”由两种智能材料构成：顶部的pH响应模块作为“感应夹手”，能根据环境酸碱度自动开合；底部的磁驱动模块则如“微型马达”，可通过外部磁场远程控制其移动、旋转甚至翻转。

在工作时，机器人被置于液体环境中。当pH值发生变化，其“手掌”即如花朵般自动开闭，实现智能抓放。实验显示，在经历超过15次酸碱环境循环刺激后，机器人仍能稳定响应，未出现结构疲劳或功能衰退。

该机器人突破了传统微纳机器人单响应、单功能的局限，实现了从感知到行动、从抓取到释放的全流程操控。

未来，此类机器人有望作为单细胞操作平台，应用于细胞分选、药物递送及微创手术（如血栓清除）等医疗场景。此外，在环境修复（如抓取水中微塑料）、微纳制造及基础科学研究等领域也具备广阔应用潜力。

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