哈工大开发出液态金属磁性微型软体机器人 可进入人体内部狭窄区域诊疗

哈工大开发出液态金属磁性微型软体机器人可进入人体内部狭窄区域诊疗据了解，相比刚性机器人，液态金属磁性微型软体机器人具有高度变形能力和灵活性，可根据外界磁场变化改变自身形状和运动状态。同时，液态金属磁性微型软体机器人在进入人体内部遇到碰撞时，可更好地吸收能量，具有更高安全性。马星教授介绍，在液态金属磁性微型软体机器人构建中，研究团队通过反应润湿机制，将惰性且生物相容的四氧化三铁磁性纳米粒子复合到共晶镓铟合金中，使得制备出的磁性液态金属复合材料可在酸性环境下稳定悬浮于液体环境中。此外，在内窥镜和X射线成像原位监测下，目前已验证液态金属磁性微型软体机器人应用于胃部环境的可行性，在拓宽液态金属复合材料体系库的同时，也为液态金属微型软体机器人临床应用提供了有力支撑。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391539.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391539.htm

液态金属基材料现在可以帮助柔性电子器件形成气密性

液态金属基材料现在可以帮助柔性电子器件形成气密性设计材料往往需要在某些特性之间进行权衡。如果希望某种物品能够阻止气体和液体进入内部，那么通常就需要一种较为强韧和坚固的材料。另一方面，如果需要有一点弹性的东西，那么只能选择至少让一些气体或液体渗入。但在一项新的研究中，北卡罗来纳州立大学（NCSU）的研究人员已经开发出一种新材料可以同时做到这两点。关键是一种被称为共晶镓和铟（EGaIn）的奇怪合金，它是由这两种软金属组成的，在室温下是液体。镓铟已被证明是一种多功能的材料--近年来它被用作碳捕获催化剂、可溶解的植入物以及可拉伸和可扭曲的电子设备。为了制造他们的新材料，研究小组将一层薄薄的氮化镓包裹在一种弹性聚合物中。在聚合物的内部是一系列微小的玻璃珠，它们使氧化铝不会聚集在一个地方。这使得这种新材料成为一种有弹性的柔性聚合物，它的液态金属中心能有效地防止气体和液体通过。在测试这种材料的有效性时，研究小组测量了液态金属是否会随着时间的推移而蒸发掉，以及氧气是否会从这种聚合物制成的密封容器中逸出。在这两种情况下，都没有检测到液体或气体的损失，表明它是一个有效的屏障。在更详细的实验中，研究人员测试了这种聚合物在可拉伸电子设备中作为密封的效果如何，实验装置包括一个电池和一个热传导系统。同样，该聚合物帮助这两种设备很好地发挥了它们的作用，在500次循环中保持了电池的高容量，并增加了传热系统的导热性。最后，该团队在聚合物上添加了一个信号传输窗口，并证明它也可以用来让无线信号通过。综上所述，这些实验表明，这种灵活的、非渗透性的材料可以有一系列的应用。一个可能的缺点是，EGaIn相对昂贵。但研究小组说，未来应该有空间来优化材料以降低成本，因为成本不是这项研究的重点。如果希望降低成本，他们建议的一种方法是使用更薄的氮化镓薄膜。这项研究发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343031.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343031.htm

形状记忆植入物可使不能动弹的肌肉不致萎缩

形状记忆植入物可使不能动弹的肌肉不致萎缩纵向贯穿植入物的是一个由镍钛合金制成的弹簧。后者是一种形状记忆合金，在被机械拉伸到某一长度后会暂时保持该长度，但在被加热到某一温度后会恢复到其默认的较短长度。该弹簧被包裹在一个矩形弹性体基体中，该基体提供热绝缘，在不加热的情况下会将弹簧拉长。弹性体上的生物相容性粘合剂使其能够粘附在底层肌肉组织上。其想法是当病人的胳膊或腿因受伤或疾病（如多发性硬化症）而无法动弹时，通过手术将MAGENTA植入肢体的目标肌肉。一个独立的（但有硬线连接的）微处理器/电池植入物随后定期向MAGENTA提供电流，加热镍合金弹簧并使其收缩。当它这样做时，肌肉（和弹性体）也随之收缩。当电流再次关闭时，弹性体将弹簧以及肌肉拉回。在实验室测试中，小鼠将该装置的一个微小版本植入一条后腿的小腿肌肉，然后将该腿固定在一个类似石膏的装置中，时间长达2周。实验的结果证明，这种想法是有希望的。"虽然未经治疗的肌肉和用该设备治疗但未受刺激的肌肉在这一时期明显消瘦，但主动刺激的肌肉显示出肌肉消瘦的减少，"关于这项研究的论文的第一作者SungminNam博士说。"我们的方法还可以促进在三周的固定期间已经损失的肌肉质量的恢复，并诱导激活已知的引起蛋白质合成和肌肉生长的主要生化机械传导途径。"另外研究人员还发现，MAGENTA不需要与电源硬连接，而是可以通过激光照射其上的皮肤来无线激活。采取这种方法目前还不如通过电流加热弹簧有效，但希望一旦技术得到进一步发展，这种情况可能会改变。高级作者DavidMooney博士说："虽然该研究首次提供了概念证明，即外部提供的拉伸和收缩运动可以防止动物模型的萎缩，但我们认为该设备的核心设计可以广泛适用于萎缩是一个主要问题的各种疾病环境。"这篇论文最近发表在《自然材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332799.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332799.htm

液态金属的突破可以将常见材料转化为智能电子设备

液态金属的突破可以将常见材料转化为智能电子设备“以前，我们认为液态金属不可能如此容易地附着在不润湿的表面上，但在这里它只需调节压力就可以附着在各种表面上，这非常有趣，”清华大学科学家袁博说。大学和该研究的第一作者。试图将液态金属与传统材料结合起来的科学家们一直受到液态金属极高的表面张力的阻碍，这会阻止它与大多数材料结合，包括纸张。为了克服这个问题，之前的研究主要集中在一种称为“转移印刷”的技术上，该技术涉及使用第三种材料将液态金属粘合到表面。但这种策略也有缺点——添加更多材料会使过程复杂化，并可能削弱最终产品的电气、热学或机械性能。由液态金属处理纸构建的多功能折纸结构。图片来源：CellReportsPhysicalScience/Yuan等。为了探索一种替代方法，使他们能够在不牺牲金属性能的情况下直接在基材上印刷液态金属，袁及其同事将两种不同的液态金属（eGaln和BilnSn）应用于各种硅树脂和硅树脂聚合物印模，然后在摩擦时施加不同的力以贴合到纸面上。“起初，很难实现液态金属涂层在基材上的稳定附着力，”袁说。“然而，经过大量的反复试验，我们终于有了正确的参数来实现稳定、可重复的粘合。”研究人员发现，用较小的力在纸上摩擦覆盖有液态金属的印章，可以使金属液滴有效地结合到表面上，而施加较大的力则可以防止液滴停留在原位。接下来，团队将涂有金属的纸折叠成纸鹤，证明该过程完成后表面仍可以像往常一样折叠。并且在这样做之后，修改后的纸张仍然保持其通常的特性。虽然这项技术看起来很有前途，但研究人员仍在研究如何确保液态金属涂层在应用后保持在原位。目前，可以在纸张表面添加一种包装材料，但该团队希望找到一种不需要它的解决方案。“就像纸上的湿墨水可以用手擦掉一样，这里没有包装的液态金属涂层也可以在应用时被接触到的物体擦掉，”袁说。“涂层本身的性能不会受到太大影响，但接触的物体可能会被弄脏。”未来，该团队还计划在该方法的基础上进一步发展，使其可用于将液态金属应用于更多种类的表面，包括金属和陶瓷。“我们还计划使用经过这种方法处理的材料来构建智能设备，”袁说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364455.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364455.htm

人类干细胞被用来制造新型生物混合神经植入物

人类干细胞被用来制造新型生物混合神经植入物两者都试图通过绕过受伤部位与现有的神经细胞相互作用，或通过用新的细胞替换受损的细胞，来恢复瘫痪或截肢的功能。然而，这也是有缺点的。就替换受损细胞而言，移植的神经元可能难以建立功能连接。如果没有健康的工作细胞与之对接，电极就不能有效地工作，这通常是由于受伤部位的疤痕组织堆积造成的。此外，目前的神经技术缺乏与负责执行不同功能的不同类型神经元对接的能力。这些问题的一个潜在答案在于生物混合装置，它将人类干细胞与生物电子学结合起来，创造一个更有效的神经接口。现在，剑桥大学的研究人员已经做到了这一点，创造了一个突破性的新生物混合装置，可以与身体组织整合。该设备的关键成分是诱导多能干细胞（iPSCs），即成人细胞--通常是皮肤或血细胞--在实验室中被重新编程，变得像胚胎干细胞，可以发育成任何其他类型的细胞。研究人员用iPSCs创建了肌细胞，即构成骨骼肌的细胞。这是第一次以这种方式将iPSCs用于生物体内。iPSCs被排列在微电极阵列（MEAs）的网格中，该阵列非常薄，可以吸附在神经末端。这产生了一层肌细胞，位于设备的电极和活体组织之间。研究人员随后将生物混合装置植入大鼠体内进行测试。他们将该设备覆盖细胞的一侧连接到大鼠前腿中被切断的尺神经和正中神经。选择这些神经是因为它们与人类上肢神经的损伤以及相关的精细运动和感觉功能的丧失相近。与对照组相比，研究人员发现，该装置与大鼠的身体融为一体，并防止了疤痕组织的形成。此外，iPSC衍生的细胞在植入后存活了四周，这是细胞首次在这种长时间的实验中存活。该研究的共同作者DamianoBarone博士说："这些细胞给了我们很大程度的控制。我们可以告诉它们如何表现，并在整个实验过程中检查它们。通过将细胞置于电子设备和活体之间，身体看不到电极，只看到细胞，所以不会产生疤痕组织。"四个星期后，研究人员对植入的神经进行了测试，发现它们的行为与正常的神经一样，表明了健康的神经生理学。虽然大鼠没有恢复瘫痪肢体的运动，但该设备可以检测到大脑发送的控制运动的信号。这种新设备可以帮助截肢者，其中的挑战是试图使神经元再生，并重建因受伤或截肢而造成的神经回路损伤。Barone说："例如，如果有人被截去了手臂或腿部，那么神经系统中的所有信号仍然存在，尽管物理上的肢体已经消失。整合假肢，或恢复手臂或腿部的功能，所面临的挑战是从神经中提取信息，并将其送到肢体上，以便恢复功能。"研究人员说他们的设备可以通过与控制运动功能的神经元直接互动来克服这个问题。共同第一作者AmyRochford说："这种界面可以彻底改变我们与技术互动的方式。通过将活体人体细胞与生物电子材料相结合，我们创造了一个能够以更自然和直观的方式与大脑沟通的系统。"与标准的、非干细胞的神经植入物相比，该设备具有优势。它的小尺寸意味着它可以通过微创手术进行植入，而使用实验室生产的干细胞使其具有高度的可扩展性。该研究的共同第一作者AlejandroCarnicer-Lombarte博士说："这项技术代表了一种令人兴奋的神经植入新方法，我们希望它将为有需要的患者开启新的治疗方法。"该设备在用于人体之前还需要进一步的研究和广泛的测试，但它代表了神经植入的一个有希望的发展。研究人员正在努力优化该设备并提高其可扩展性。该研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350753.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350753.htm

实验室培育的微小的金属雪花揭示了纳米级的精细结构制造法

实验室培育的微小的金属雪花揭示了纳米级的精细结构制造法研究人员通过将镓与其他金属如锌、镍、铜、锡、铂、铋、银和铝混合制成合金，并观察所形成的晶体的动态变化。这些金属在高温下被混合，因此都可以是液态的，然后合金被冷却到次要金属成为固体，而镓仍然是液体的状况。这导致固体金属从液态镓中析出，并根据金属的不同而结晶成一系列不同的形状。这包括立方体、棒状、八面体、六角形和矩形。但是锌的行为是最奇怪的，它形成了类似于雪花的分形结构。经过仔细检查，研究人员发现，镓和不同金属之间的特定原子相互作用导致了各种晶体形状的形成。以锌为例，每个原子都被六个相邻的原子所包围，其形态类似于雪花。尽管看上去可能很酷，但这并不只是为了制造小小的金属雪花，该团队表示，该技术可用于制造不同形状的纳米颗粒，以用于电子或材料制造。该研究的作者NicolaGaston教授说："与自上而下形成纳米结构的方法（通过切割材料）相比，这种自下而上的方法依赖于原子的自我组装。这就是自然界制造纳米颗粒的方式，与自上而下的方法相比，它既不浪费也更精确。创造一个金属雪花也是非常酷的事情！"这项研究发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334993.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334993.htm