“智能”磁力微型机器人——microbot origami

　　

生物通报道：北卡州立大学和杜克大学的研究人员开发了一种能捕获和运输单细胞的微观立方体——“微型手工折叠机器人（microbot origami）”。受磁场驱动，它能改变形状，然后利用周围环境的磁场能力完成预设任务。这项研究结果发表在8月4日的《Science Advances》。

microbot origami将成为新型细胞表征工具、流体混合器、人工肌肉和软组织仿生装置的部件。

文章共同通讯作者、北卡州立大学化学和生物工程教授Orlin Velev说：“活性粒子是当代一个比较热门的话题，它们能从环境中吸收能量，并将能量转换成定向运动。”

为了创建microbot origami，研究人眼首先制作了一侧是金属的微观聚合物立方体，本质上是让金属侧作为磁体。根据所处位置，这些立方体能以多种不同方式组装。

“因为它们被磁化了，而且彼此互动，这些立方体能储存能量，”Velev说。“立方体中的微粒子能以不同方向排列，形成类似‘吃豆人’一样的集簇，你可以通过施加磁场来打开它们，然后通过转换磁场关闭它们。你可以在开启微集簇时注入能量，关闭时释放能量。”

研究人员给小“吃豆人”一个特殊任务：捕捉活酵母细胞。microbot组成了一个盒子形，通过开启和关闭动作，“游”着包围了酵母细胞，当研究人员关闭了控制microbot折叠的磁场后，它们捉住了酵母细胞，并移动了细胞，最后将细胞释放。

“这里所展示的自我折叠微型机器人可作为探定特殊类型细胞，如癌细胞的微型工具，”Velev说。

文章一作、北卡州立大学准博士生Koohee Han 说：“前期报道的微型机器人是刚性结构，因此只能执行诸如推和刺之类的简单任务，而这款最新microbot具备远程控制动态重构能力，由microbot组成的新“工具箱”能操纵微尺度物体与所在微环境发生互动，如压缩液体或固体、测量堆积物机械性能等。”

“microbot origami的设计模仿了自然蛋白质形态，因此可以与天然蛋白质发挥相同作用，”Shields说。“蛋白质的氨基酸序列决定了它们的折叠程度，我们的microbot正方体的排列顺序也能决定它的折叠结构。”

未来，研究团队的进一步工作将使microbot可以自己移动，无需额外施加磁场。Han致力于制造在复杂流体内行使非牛顿行为的自动推进机器人，Shields的工作是研究microbot的动力如何重塑，从而用于周围大分子的微观结构研究。

原文标题：Sequence-encoded colloidal origami and microbot assemblies from patchy magnetic cubes

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