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广州日报讯 （全媒体记者王纳）日前，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所徐海峰团队在《自然—纳米技术》期刊上发布最新研究成果，揭示了一项突破性发现：首次制造出迄今最灵敏的人造弹簧系统，探测灵敏度达到500飞牛，这相当于单个细胞重力的千分之一。
把弹簧结构运用到微观世界中，开发出具备弹性结构的微纳器件，是科学家们长久以来的一大构想。该研究运用了弹性模量维度4D纳米弹性体光刻策略，成功制备出超灵敏的微米弹簧系统。这项技术突破将有望应用于精准医疗领域，为显微外科手术和靶向药物输送提供新方法。
中国力学学会副理事长、清华大学生物力学与医学工程研究所冯西桥教授评价道：“该项工作启发了探索生理、病理条件下分子、细胞和组织的力化生耦合动力学原理的新途径。”
在微观世界中，一些细胞和微生物使用生物弹簧来执行力感知、捕食、驱动等动作。如果能借鉴微生物和细胞的超灵敏生物力学特性，研发出超灵敏的仿生弹性器件，将有助于进行更为精准的细胞力学表征，甚至实现细胞的自由操纵，有望运用在精准医疗、药物递送、科学研究等领域。
研究团队构想了一种微米级别的弹性机器人用以探测更低的细胞力，并自主开发了超弹磁性光刻胶，构建了弹性模量维度的4D纳米弹性体光刻策略，制备了迄今最灵敏的人造弹簧系统——皮牛弹簧。
“该系统具有纳米级的特征尺寸，它的力感知的灵敏度可以达到500飞牛，这相当于单个细胞重力的一千分之一，并且其形变精度超过1微米每皮牛。”徐海峰说。
这一新型皮牛弹簧支持高度自由的4D光刻加工，可以被定制化加工成任意形状，同时完美兼容磁性光刻材料，可用于制备各类软体微米机器人和柔性微米器件，如用于测量精子驱动力的微米测力计、用于细胞操纵的微米镊子以及进行自驱动的微米企鹅和微米海龟等机器。
据了解，基于一系列超灵敏软体微米机器人的成功探索，徐海峰团队目前正在开展新型精准医疗设备研发，并计划将其逐步应用于细胞生物学及临床研究，如超精度细胞力学自动化表征平台和无干扰细胞操纵平台等。
“基于该研究，在未来，新型微创甚至无创软体微米机器人仪器将进一步为细胞力学研究、体内受精以及小腔道内血栓清除和神经干预等医疗任务提供有效助力。”徐海峰表示。
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