Nature Communications 受皮肤融合机制启发的多模态软体机器人

开发植入式仿生软体机器人，对于创新医疗技术具有重大的意义，尤其是在外科手术、诊断、给药、假肢、人工器官和用于康复的组织模拟器等方面。目前，植入式软体机器人已经取得了显著的进展，但在材料设计和制造技术方面仍存在诸多挑战，例如设计软体机器人需要考虑的材料顺应性、生物相容性和多功能性，以及制造技术需要实现的复杂结构和多功能集成等问题。
据麦姆斯咨询报道，近期，美国北卡罗来纳大学教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）白武斌课题组提出一种受脊椎动物骨骼肌和皮肤融合机制启发的软体机器人，可被设计作为电子植入物，用于医疗诊断、刺激和给药等。这种软体机器人主要由电子皮肤（e-skin）和人造肌肉组成，通过基于溶液的原位方法集成了多功能传感器和驱动系统，形成一个生物相容性平台，可实现自适应运动并与生物组织无应力接触，由于采用无电池无线模块，可实现无束缚操作。这项研究工作为医疗等领域提供了一种开发集成式软体机器人的通用策略。相关研究成果以“Skin-inspired, sensory robots for electronic implants”为题发表在Nature Communications期刊上。

图1 仿生软体机器人作为微创智能植入物用于医疗诊断、刺激和给药
这项研究工作提出一种高度仿生的软体机器人，能够无缝集成执行器、传感器和刺激器，实现结构适应性和可重构界面，从而最大限度地减少体内组织损伤，增强生物-非生物界面的机械匹配，提高生物相容性，并通过高时空分辨率改善多模态功能。这种软体机器人主要由两部分组成：