近日，圣地亚哥加州大学的纳米工程师开发出一种新型的3D打印技术，以此来制造微型多功能机器人微型鱼（microfish）。微型鱼属于一种高效液体，由过氧化氢化学键和磁力控制。研究人员指出，这种合成微型鱼作为新一代微型“智能”机器人，可以具有不同的功能，如排毒、遥感和定向给药。

相比于其他传统方法，这项制造微型鱼的技术在各个方面都有大幅度的改进，机器人可以运行各种运动机制，如作为微型喷气发动机引擎、微型火箭等。通常的微型机器人无法执行复杂的任务，这是因设计功能简单、结构简单（如球形或圆柱形）、制备材料单一决定的。在该项新研究中，研究人员利用一种简单的方法开发出功能更复杂的微型机器人。

该研究由加州大学圣地亚哥分校纳米工程学院的Shaochen Chen和 Joseph Wang教授领导，研究成果发表在8月12日的《先进材料》上。

Chen教授与Wang教授利用3D打印技术，在过氧化氢存在的条件下制备的微型机器人（微型鱼）不仅仅可以实现游泳的功能。纳米工程师可以轻易地将功能纳米粒子添加到微型鱼的某些部分。例如，在微型鱼的尾部添加铂纳米粒子，铂粒子与过氧化氢反应，推动微型鱼向前运动，同事在微型鱼的头部添加磁性氧化铁纳米颗粒，使得微型鱼可以受到磁铁的引导。

加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程博士生Wei Zhu同时也是该研究论文的共同第一作者，他说：“我们开发出的新型纳米机器人产品可以具有复杂的表面微观几何结构，其尺度小于人类头发的宽度。因此，可以轻易地在微型鱼上集成不同的功能（不仅仅是游泳），具有更广泛的应用前景。”

在一个验证实验中，研究人员将中和毒素的纳米粒子植入微型鱼的身体内部。具体地说，将polydiacetylene(PDA)混合毒素中和纳米颗粒，这些纳米颗粒从蜂毒中的有害毒素中提取出来。研究人员指出，强大的微型鱼极大地增强了他们清理毒素的能力。PDA与毒素纳米粒子绑定时，微型鱼发出红色的光，根据光的强弱，研究人员可以判断微型鱼的解毒能力的强弱。

Zhu说：“这个实验展示出微型鱼如何执行双重任务，如毒素解毒系统和传感器系统同时进行。”

Jinxing Li是Wang教授研究团队中的纳米工程博士生，同时也是该研究论文的共同作者。他说：“除此之外，微型鱼还有另外一种潜在的应用。我们可以将药物植入微型鱼中，实现定向给药的功能。”

这种新型3D打印技术是如何进行的？

新型微型鱼的制造是基于Chen教授实验室的一种快速、高分辨率的3D打印技术——微尺度连续光印刷技术(μCOP)。μCOP技术的优势是速度、可伸缩性、精度高和灵活性强。在几秒钟内，研究人员就可以打印出包含数百个微型鱼的集合，每一个微型鱼的尺寸是120微米长，30微米厚。该过程不需要使用化学物质。由于μCOP技术的数字化，研究人员还可以轻易地为微型鱼尝试不同结构的设计，如鲨状或者蝙蝠状。

“我们的3D打印技术，不局限于鱼形，还可以依据自然界其他的生物，如鸟类，快速地构建微型机器人。”Zhu说。

μCOP技术的关键组件是数字微镜阵列装置(DMD)芯片，该芯片包含大约二百万个微镜。每个微镜单独控制紫外线所需的模式(在这种情况下指一条鱼的形状)，并反映到感光材料上，使暴露于紫外线光上的感光材料凝固。微型鱼利用光敏材料，逐层构造，从而使得功能纳米粒子植入鱼身体的特定部分。

“这种方法使我们更轻易地测试出不同的微型机器人，同时测试出将不同的纳米粒子植入这些微小结构的效果。我希望，该项研究可以继续推进，开发出操作更安全、更精密的微型手术机器人。”Li说。

新材料在线编译整理——翻译：陈琼     校正：摩天轮