納米機(jī)器人因其適用醫(yī)學(xué)工程和環(huán)境修復(fù)而引起了人們的極大興趣。特別是,隨著各種具有定位和跟蹤的臨床影響技術(shù)的發(fā)展,微納機(jī)器人在體內(nèi)診斷和介入中的應(yīng)用已成為近年來(lái)廣泛研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。成功集成的表面功能化、遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和顯影技術(shù)的巧妙微納機(jī)器人設(shè)計(jì)是邁向生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用(尤其是體內(nèi)應(yīng)用)的關(guān)鍵一步。因此,本綜述針對(duì)生物醫(yī)學(xué)微型機(jī)器人的四個(gè)不同方面:設(shè)計(jì)/制造、功能化、驅(qū)動(dòng)和定位。本文總結(jié)了微型機(jī)器人在醫(yī)療診斷、傳感、顯微外科、靶向藥物/細(xì)胞運(yùn)輸、血栓消融和傷口愈合的應(yīng)用。同時(shí)對(duì)已開(kāi)發(fā)的生物學(xué)微納機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)其特性進(jìn)行全面的比較和評(píng)估。
納米機(jī)器人的定位,特別是在體內(nèi),對(duì)于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用也至關(guān)重要。多種成像技術(shù),包括透視成像(FI),計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT),磁共振成像(MRI),超聲(US)成像,正電子發(fā)射斷層掃描(PET)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(SPECT),已經(jīng)對(duì)微納機(jī)器人的定位進(jìn)行了研究。得益于定位和導(dǎo)航的協(xié)同作用,最終的微/納米級(jí)機(jī)器人不僅可以在體外甚至在體內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,而且還可以通過(guò)基于視覺(jué)的控制用于特定位置的靶向運(yùn)輸和治療。而且,與靜態(tài)微/納米劑相比,引入微/納米劑的運(yùn)動(dòng)還可以增強(qiáng)成像對(duì)比度。醫(yī)學(xué)成像技術(shù)與微納機(jī)器人的啟動(dòng)相結(jié)合,提供了一種全新的主動(dòng)工具,可用于針對(duì)特定部位、以微創(chuàng)方式實(shí)施治療。
在實(shí)際情況下,單個(gè)納米機(jī)器人可能沒(méi)有能力提供足夠的藥物并*治愈該疾病。因此,集群化的微納機(jī)器人的協(xié)同作用和協(xié)作非常重要,并且集群化的微納機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制與單個(gè)微納機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制大不相同。集群中的各個(gè)微納機(jī)器人不僅受外部施加的場(chǎng)/能量的控制,而且還受其鄰近的機(jī)器人的影響。近年來(lái),除了研究單個(gè)機(jī)器人之外,集群的運(yùn)動(dòng)控制也得到了廣泛的研究,因?yàn)樗鼈優(yōu)閷?shí)際的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了許多優(yōu)勢(shì)。