近年来，软体机器人取得了惊人的进步。指定用于在人体中导航困难路径和执行生物功能的微型软体机器人可能具有深远的潜在生物医学应用，例如手术、假肢和止痛。

研究人员开创了具有生物相容性的全水Aquabots

目前，仿生软体机器人的内在功能化是基于硅胶等弹性材料，这需要引入笨重的组件和大量的加工步骤。与天然生物对应物相比，它们的可变形程度有很大的局限性。

由香港大学(HKU)机械工程学系AndersonHCShum教授和劳伦斯伯克利国家实验室ThomasP.Russell教授领导的研究团队发明了一种全水机器人系统，通过革命性的科学解决了这些限制进步。

他们创造了“Aquabots”，一种主要由水组成的新型超软液体机器人。微型血管结构采用全液体3D打印技术打印，具有水性两相系统的界面组件，有助于分离两种不同的水基聚合物。

该研究现已发表在ACSNano上。具有微米级多隔室结构的Aquabot作为该期刊的补充封面。

“我们的想法是以界面和结构捕捉液体形状的方式组装材料。形状由磁力等外力决定并形成任意形状，或者通过使用全液体制成3D打印，”沉教授和罗素指出。

虽然这些形状可以使用全液体3D打印来制作，但Aquabots中的多隔间构建块以微米为单位进行测量，超出了打印分辨率。它们通过水相分离自组装，其中单一均匀混合物产生两个液相。这有助于在Aquabots中生成克服变形障碍的构建块。

这些结构的膜很容易功能化，这是各种药物应用的关键。

“分隔膜的外部很容易被功能化，例如，通过结合酶、催化纳米颗粒和赋予敏感磁响应能力的磁性纳米颗粒，”Russell教授说。

功能化促进有效的催化和级联反应。在这项研究中，研究团队证明了用葡萄糖氧化酶功能化的Aquabots可以进行级联反应。

Aquabots动作流畅。它们具有柔软的触觉特性，能够在结构内部及其膜上加载活性成分(例如，药物、催化剂、酶等)和操纵成分(例如，磁性纳米粒子)。它们可以通过仿生隔间结构轻松封装药物，并在狭窄曲折的空间内穿行以在人体内输送药物。

Aquaboats还可以改变形状以适应不同的尺寸和夹持物体。可变形性通常是科学家和医学专家面临的挑战，因为有时，机器人在药物输送过程中会在到达目标部位之前卡在中间。

“机器人完全是水性的，内部和外部都有水。它们很容易被功能化以具有生物相容性，因此不难想象它们广泛的生物应用，即在体内，可以使用这种结构的地方，”拉塞尔教授说。

“因此，Aquabots创造了复制仿生材料和特征的新机会，例如动态渗透性和分隔化，”Russell教授补充道。

研究人员乐观地认为，Aquabots被证明具有生物相容性、多隔室和多功能性，可以为广泛的现实世界生物医学应用的发展铺平道路，包括医学显微操作、靶向货物输送、组织工程和仿生学。

研究团队正在进一步寻求将生物相容性和可生物降解的水凝胶纳入Aquabots的组装中。鉴于水凝胶的适应性，有可能实现完全可逆的形状变化。

Shum教授说：“在我们接下来的工作中，值得研究Aquabot平台实现的其他特性和功能，以及论文中展示的机械操作和化学反应。”

“例如，我们正试图通过整合水溶性导电聚合物使Aquabots导电。将其与其他微流体和机器人方法结合起来用于新应用，例如构建生物电路和逻辑离子选择性通道，将会很有趣，“他加了。