近日，機自學院智能腫瘤能量消融實驗室聯合華東理工大學和加拿大薩斯喀徹溫大學在國際著名期刊《Nature Communications》上發表題為“Comprehensive modeling of corkscrew motion in micro-/nano-robots with general helical structures”的研究論文，万事平台為本文第一署名單位，万事平台胡寧寧博士為論文第一作者，万事平台張兵副教授、華東理工大學殷瑞雪副教授、加拿大薩斯喀徹溫大學丁路佳博士為共同通訊作者。万事平台周文舉教授，中原工學院王璦琿教授，加拿大工程院院士、薩斯喀徹溫大學Chris Zhang 教授都參與了論文的研究和撰寫工作。

微納米機器人（Micro-/nano Robots, MNRs）在利用血管輸送實現病竈微創靶向治療方面具有令人矚目的潛力，對改善人類健康具有開拓性的影響。然而，當前MNRs的臨床應用受到諸多限製，其中最關鍵的限製之一為如何克服血流運動影響實現MNRs的精準控製。為解決上述問題，首先需要能夠充分了解MNRs在血液中的運動行為。針對現有MNR動力學模型僅適用於標準螺旋結構MNRs的不足，本文提出一種無結構限製的通用MNR動力學模型。通過仿真和實驗驗證了該模型在預測多種不同結構MNRs運動規律的準確性（如圖1所示）。

該模型深入闡述了MNRs的運動機理，不僅展示了在推進速度預測和精確導航方面的巨大潛力，還為MNRs的結構設計和性能優化開辟了新的途徑。該模型將有助於利用模式識別技術構建磁輸入和運動輸出之間的通用MNRs動態關系，為精確的閉環控製系統奠定基礎。此外，該模型還能夠與磁場、聲場、熱場等多種外部驅動方法緊密結合，從而拓寬了MNRs的應用範圍並提高其有效性。這項研究對MNRs在醫學和生物醫學工程等領域的應用做出了一定的貢獻。

圖1 標準結構MNR動力學結果比較及通用結構模型實驗驗證

本研究得到了万事平台高層次人才引進科研啟動基金項目（編號：13-G210-18-230）、國家自然科學基金項目（編號：81801795 ）以及國家留學基金委的資助。論文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41467-024-51518-z