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  微型機器人實現定向定量送藥可以最大程度的保證藥物到達病灶處，同時減少藥物對身體其他健康部分的損害，未來有望改善癌癥等疾病的治療效果，是醫工交叉領域的研究熱點。目前常用方法是在機器人上設計額外的放藥機制，采用不同的驅動方式分別控制機器人運動和放藥，增加了控制系統的復雜度，同時用于放藥的結構可能還對機器人的運動產生影響。除此之外，面對復雜的人體環境，例如腸胃、泌尿系統等器官壁與體液混合的空間，機器人的環境適應性問題也是一大挑戰，目前還沒有送藥機器人能展示兩棲環境下的運動能力。

  近日， 斯坦福大學趙芮可教授團隊以 “Spinning-enabled Wireless Amphibious Origami Millirobot” 為題在《Nature Communications》上報道了一種可以同時實現水路兩棲多模態運動和可控藥物釋放的微型機器人。

  該機器人基于磁驅動Kresling折紙結構，研究團隊近年來針對該結構進行了一系列研究，通過利用折紙的變形特性探索了其磁驅動和分布式驅動的原理（PNAS, 2020, 39, 24096-24101），開發出可實現多模態變形的仿生機械臂（PNAS, 2021, 36, e2110023118）以及狹窄空間內送藥的類蠕蟲爬行機器人（Sci. Adv., 2022, 13, eabm7834）。

  在最新研究中，團隊打破了折紙機器人領域利用變形實現運動的傳統和思維定式，充分探索并利用了折紙結構的幾何特征和可折疊特性，開發出了一款結構簡單、功能集成、環境適應性強的微型兩棲送藥機器人。

  該工作創新點主要為以下三點：

  （1）Kresling折紙外形具有類似螺旋槳的結構，在旋轉磁場驅動下，機器人在水中高速旋轉時，產生沿軸向的推進力，并可通過改變旋轉磁場所在平面靈活控制機器人在三維水域內的運動。

  （2）Kresling折紙結構的耦合位移-收縮特性被用作實現可控放藥的泵送原理，當施加固定方向的周期性磁場時，機器人將循環收縮展開用以觸發機器人內部設計的放藥結構，實現按需按量的釋放藥物，當與兩棲運動結合，即可實現液體環境下和離體豬胃內的定向送藥。

  （3）通過引入側面的切痕和前端的開孔，機器人在高速旋轉時會在腔體內產生一個負壓區域，該原理不但可以在機器人游泳運動時減小運動阻力，還被創造性的用于物體的吸取，進一步提高了機器人的多功能性。

  團隊提出的兩棲毫米機器人結構簡單，無需任何額外功能單元設計，所有功能均通過磁場控制實現，機器人系統具有多功能并高度集成，未來可作為微型醫療設備實現精準治療或診斷。