港科大电子及计算机工程学系副教授申亚京领导的研究团队研发出一部创新磁力驱动平台，仅需一个步骤，便可制作类似精子结构（类精子）的微型机械人，在精准药物输送应用上具备优秀的活动能力和高效性能。团队突破传统微流控装置无法处理精密3D结构的限制，成功简化这些微型机械人的制作过程，有望将这项技术更广泛地应用于生物医学领域。这项研究最近在《自然通讯》上发表。

以下内容转载自：香港科技大学快讯

申亚京教授（左）和杨雄博士（右）展示用于控制微游动机械人的磁力驱动平台。

团队研发的类精子「微型机械人（又称为微游动器）」主要用作在人体内复杂的环境穿梭，帮助精准药物输送及微创手术。与传统的微流控技术相比，类精子微型机械人在液体环境的游动效率较高，但要大量制造，并实现高效驱动和可控药物释放一直是个难题。 

港科大电子及计算机工程学系副教授申亚京领导的研究团队受鳐鱼精子的活动机制所启发，开发出一部利用外在磁场驱动的漩涡湍流辅助微流控（VTAM）平台，能以一步到位的方法制成类精子微型机械人。 这些新设计的类精子微游动器具有可控制推进的灵活尾部及有效载药的核壳头部，成功在不同黏度的流体环境中达至高效推进。 

利用漩涡湍流辅助微流控平台制成多形态类精子结构微型机械人的过程

申教授表示：「VTAM平台成功以便捷的方法制造复杂的3D多形态结构，实现传统层流设备无法做到的技术。为了实践应用，我们致力进一步优化制造过程，以确保微游动器的一致性和稳定性。我们亦期望能进行体内测试，验证这些微游动器在临床环境中的实际效果。」

团队研发的突破性VTAM平台结合了传统十字形微流控芯片和旋转磁力搅拌器所形成的漩涡容器。微流控芯片产生的磁性藻酸盐液滴，通过毛细管转移到氯化钙溶液漩涡容器。这些液滴在漩涡流的作用下爆裂，令其内部的磁性藻酸盐溶液暴露，并被漩涡流抽出，形成类精子的不对称结构。在抽出尾部后，由于与氯化钙溶液中的钙离子发生交联反应，微游动器便能在几毫秒内凝固成形。通过此方法制成的微游动器具有可生物降解的核壳头部和柔软尾部，其形态亦可透过涡流转速和溶液浓度进行调节。 

为了进一步提高这些新型微游动器的药物输送性能，研究团队在其表面涂上一层酸碱性敏感膜，让微游动器能在不同酸碱值的环境下均达到缓慢并受控的药物释放效果。研究证实在不同环境条件下，有涂上该薄膜的微游动器表现出色，药物释放效果亦显著高于未涂上该薄膜的微游动器。研究团队其后将微游动器导入生物体模拟环境，并在特定位置释放药物，进一步印证这种新型微游动机械人在生物医学上极具应用潜力。 

申教授补充：「是次研究不仅展示仿生设计在生物医学工程中的应用潜力，也为未来的药物传输系统提供了新方向。随着科技发展，我相信新型类精子微游动器将在不久将来为人类的健康事业作出更大贡献。」

这项研究最近在《自然通讯》上发表，标题为「One-Step Formation of Polymorphous Sperm-Like Microswimmers by Vortex Turbulence-Assisted Microfluidics」。电子及计算机工程学系的研究助理教授杨雄博士及前博士后研究员谭蓉博士为论文的共同第一作者。