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近年，軟體機器人的研發不斷獲得突破性進展。細小至納米規模的軟體機器人，若能指定導航及游走於人體内進行各種的生物功能，其潛在的應用功能巨大，包括手術、替代人體組織器官，以及直通病處舒緩痛楚等。

目前絕大部分軟體機器人由硅膠或橡膠等具彈性的軟固體材料製造而成，要增加軟體機器人的內在功能，往往需要引進龐大組件，加工步驟亦複雜繁多。軟體機器人的變形幅度，一直是研究的一個主要局限，其變形能力難以對應其自然生物系統。

香港大學（港大）與美國勞倫斯伯克萊國家實驗室的研究人員近日研發出嶄新的全水相微型機器人，這次科技革新，成功突破目前研發軟體機器人所面對的技術瓶頸。

研究團隊由港大機械工程系岑浩璋教授及勞倫斯伯克萊國家實驗室的Thomas P Russell 教授率領，研發出主要由水構成的革新型超軟液態機器人「Aquabots」，配以運用結合全液體三維打印技術和雙水相界面自組裝技術，能靈活打印出微米級類血管結構的全水相機械人。這項研究已在《ACS NANO》發表，全水相機械人的多區室結構成爲期刊當期的其中封面圖片。

岑教授和Russell教授指出：「我們的構想是通過材料組裝在界面上來鎖住液體的形狀。液體的形狀可以通過外力任意塑造，或以全液體三維打印，在空間上排佈組裝體。」

全水相分離可產生超出打印輸出解析度的微米級多分區的類生物結構。多分區結構的隔膜表面，可結合酶、具催化作用或磁性的納米微粒等，是機器人功能化，以及在藥物應用於人體內的關鍵要素。團隊在研究中，成功展示了葡萄糖氧化酶功能化的全水相機器人可實現級聯反應。

「機器人全體內外均由水構成，較易於功能化實現生物相容性，有望應用於生物體內。」Russell教授續指出：「全水相機器人為複製仿生材料結構和特徵開創全新可能性，比如動態滲透性和區室化。」

全水相機器人具超軟特性，故可穿越狹窄彎曲的幽閉空間。岑教授和Russell教授指出：「目前軟體機器人主要由軟體材料，譬如聚（二甲基硅氧烷）構成，它們在一定程度上仍然無法被壓縮。要實現對軟體機器人進行特定化學功能化，以利於獲取和遞送材料，目前在技術上仍難以做到，而全水相機器人可克服上述的條件限制。」

展望未來，研究團隊深信全水相機器人能引領生物醫學落地應用，包括人體標靶藥物遞輸及組織工程。

「我們正嘗試將水凝膠自組織到全水相機器人以實現完全可逆的形狀變化。」岑教授和Russell教授補充道：「除了發表論文展示有關機械操作和化學反應的概念驗證，我們接下來更具深遠意義的研究工作，是尋找全水相機器人體系中可具體實踐的額外功能與重要特徵。譬如，我們正採用水溶性導電高分子，組裝以電子導電的全水相機器人，其技術可結合應用於其他微流控和機器加工方式，例如構建生物電子電路和邏輯離子篩選管道，開闢廣闊前景。」

請按此觀看 Aquabot 游走穿越微細管的示範短片。

「Aquabots」研究論文於《ACS NANO》期刊的連結：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.2c00619  

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