英國科學(xué)家在設(shè)計終極游泳機(jī)器人的過程中，受啟發(fā)于微小的人類精子。由微小的磁頭和彎曲有彈性的尾巴組成，跳蚤大小的無人機(jī)看起來和游泳的樣子很像它們的精子同伴，有幾個大的區(qū)別：這些游泳者是由移動的電磁電流引導(dǎo)，由科學(xué)家從外部控制。哦，還有不會讓你懷孕。英格蘭?？巳卮髮W(xué)的講師Feodor Ogrin是發(fā)表在《流體物理》上新研究的合著者，描述了“游泳者”，根據(jù)該研究，像這樣的機(jī)器人精子可以為人類病人的藥物傳遞系統(tǒng)提供一個廉價、高效的模板。有一天，這些游泳者可以通過血管將藥物輸送到正確的部位，開發(fā)這項技術(shù)可能會從根本上改變我們的醫(yī)療方式。

博科園-科學(xué)科普：設(shè)計受精子啟發(fā)的機(jī)器人游泳者想法已經(jīng)在之前的幾項研究中得到了驗證，但是Ogrin和同事相信已經(jīng)找到了一個便宜的設(shè)計(尾巴可以用簡單的3d打印模具制作)和完美的頭尾比例。在新研究中，?？巳卮髮W(xué)的科學(xué)家們建立了幾個尾巴長度在0.04英寸到0.5英寸(1到12毫米)之間的游泳者原型。研究小組讓這些游泳者在不同粘度的液體中放松，然后用不同強(qiáng)度的電磁電流誘導(dǎo)他們前進(jìn)。就像精子細(xì)胞拍打和波動它的尾巴(或“鞭毛”)來推動自己前進(jìn)一樣，這些具有磁性的游泳者跟隨電流的路徑，尾巴在他們身后擺動。

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最終，研究人員發(fā)現(xiàn)，尾巴長達(dá)0.15英寸(4毫米)的游泳者移動速度最快，而且控制最好。隨著精子尾部動力學(xué)的完美解決，研究小組測試了第二個假設(shè)：如果這些精子一樣的游泳者被固定在一個狹窄的通道里(比如動脈)，他們能利用尾巴的運(yùn)動來推動液體通過那個通道嗎？為了找到答案，研究人員將一名游泳者綁在一個皮氏培養(yǎng)皿中一個長方形小槽的一端的柱子上，然后將柱子裝滿液體。果然，當(dāng)研究小組打開電磁電流來刺激游泳者時，小無人機(jī)的尾部運(yùn)動足夠強(qiáng)大，可以連續(xù)地將液體泵入水槽。

這對世界各地微小、受精子啟發(fā)的機(jī)器人愛好者來說是個好消息。研究人員寫道，下一步將變得更小。雖然一個0.15英寸長(4毫米)的機(jī)器人可以舒服地游過成人的主動脈(血管直徑約為1英寸，或25毫米)，但根據(jù)“身體的牛津伴侶”(The Oxford Companion To The Body)的說法，許多人的毛細(xì)血管只有大約8微米寬-大約是主動脈的3000倍，是目前游泳精子機(jī)器人的500倍。在平均長度為50微米的情況下，人類微小的精子細(xì)胞似乎仍能教會我們很多東西。

博科園-科學(xué)科普｜參考期刊文獻(xiàn) :《Physics of Fluids 》

文：Brandon Specktor/Live Science

DOI：doi.org/10.1063/1.5046360

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