5月8日，记者从中国香港科技年夜学获悉，该校机械和航空航天工程学系助理传授胡文琪领衔的研究团队乐成研发出全世界首个可以或许模仿人体自然纤毛快速、繁杂三维运动的人工纤毛体系，于仿生软质料与微型工程范畴取患上主要冲破。相干研究发表在《天然》，论文题为《三维打印低电压驱动水凝胶纤毛微型致动器》。
纤毛是人体内广泛漫衍的微米级毛状布局，卖力断根呼吸道粘液、鞭策脑脊液轮回，并介入生殖相干的心理历程。只管科研界持久致力在模仿其周详机械特征，但于人工体系中重现其传神、高速且协调的运动，一直是一项极具挑战性的使命。
胡文琪（右）和其研究生陈熙（左）合影。研究团队供图 为此，研究团队经由过程整合多项前沿技能乐成霸占上述难题。团队采用高精度3D打印技能，制备出体积微小且具备高柔韧性的仿生布局，并优化水凝胶的内部布局以加速离子传输速率，从而令人工纤毛实现快速而敏捷的运动。此外，团队自立研发的微型电极体系可对于每一一根纤毛举行自力节制，实现高度协调且可编程的运动模式。综合上述立异，人工纤毛于运行速率、动作繁杂度和耐用性等方面均到达史无前例的程度。
研究团队与德国斯图加特马普智能体系研究所互助，引入其于微型呆板人范畴的国际领先专业常识和试验验证技能；与土耳其科奇年夜学互助，充实联合其于物理智能和体系整合方面的上风。此外，研究获得瑞士苏黎世联邦理工学院、北京航空航天年夜学和韩国嘉泉年夜学学者的配合介入。
经由过程跨国协作，研究团队乐成制备出可于极低电压（与平凡家用电池相称）前提下驱动的水凝胶微纤毛。其内部带电粒子于电场作用下挪动，从而使纤毛孕育发生可控弯曲。研究职员还有可经由过程调治电旌旗灯号输入，天生近似生物体系的繁杂弯曲与扭转运动。
“该研究为理解纤毛于心理状况下的运作机制迈出了要害一步，也为将来于微标准上实现精准流体操控的医疗和工程运用奠基了主要基础。”论文通信作者胡文琪暗示，以往的人工纤毛于速率、和婉性或者节制精度方面存于不足。咱们的设计初次将自然纤毛的所有要害特征集在一身——柔软、快速、耐用，并能于年夜范围阵列中实现同步运动。
跟着相干技能慢慢迈向临床运用，确保其持久安全性与生物相容性尤为要害。今朝，研究团队正踊跃鞭策人工纤毛技能从试验室观点验证向运用导向体系转化，包括扩展制备范围、交融传感与反馈节制机制，以和于更靠近真实运用场景的生物情况中开展机能测试。
除了医疗运用外，人工纤毛于多个技能范畴一样揭示出广漠远景。于微流控体系中，其可作为微型泵或者混淆器，无需依靠体积重大的机械部件。于呆板人范畴，其柔柔而邃密的运动特征有望为于狭小或者繁杂情况中运行的超微型呆板人提供全新的运动或者操控方式。此外，该技能还有有望鞭策进步前辈制造、情况监测以致柔性可穿着装备等需要于微标准下实现高效、可控运动的运用场景。
该研究属在更广泛的国际仿生微型呆板人研究范畴，致力在开发可以或许借鉴生物运念头制、并以类生命方式与周围情况互动的微型呆板。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09944-6
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