新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的研究人员开发出一种仅4.4毫米长、种子大小的手术机器人，可在不到一秒内切换五种不同功能，为微创医疗手术提供了潜在的新工具。该机器人通过弱磁场进行无线控制，能在柔软表面上移动、切割生物组织、释放药物、抓取并储存组织样本，还能远程产生热量。研究团队表示，这一装置解决了微型机器人领域一个长期存在的挑战：在不牺牲控制性和可操作性的前提下，将多项功能集成到单个微型机器人中。

与大多数仅能执行一至两种任务的微型磁性机器人不同，NTU的这款装置可在多种工具间快速切换。主持该研究的Lum Guo Zhan副教授表示：“大多数类似的磁性机器人只能执行一到两种功能。我们的最新发明现在可以做到五种，我们的长期目标是让医生将这些微型机器人用于人体内部，将其导航至目标位置，并用它们执行治疗。”

该机器人由PDMS和Ecoflex等硅基软材料制成，结构内嵌有能响应外部磁场的磁性微粒。系统的核心是一个可被磁化、去磁和再磁化的磁性模块，每个磁化方向激活不同功能，使同一机器人可按需部署各种工具。研究人员还对机器人不同区域进行了独立响应磁信号的工程设计，避免了整个装置像单块磁铁一样整体移动——这是许多现有微型机器人系统的普遍局限。设计还引入了第六自由度——滚动，使机器人可绕长轴旋转，为在人体内部等狭窄不规则空间中导航提供了更强的控制能力。

在性能评估中，团队在鸡肝和明胶基材料上进行了测试。机器人成功切割了组织、释放了代表药物的颗粒、采集并储存了组织样本，并通过磁感应产生局部热量。研究人员表示，这种加热能力可支持目前在癌症治疗中探索的磁热疗法。团队还将材料暴露于人体皮肤细胞中以评估安全性，暴露后超过99%的细胞保持活力，表明材料在实验室条件下毒性较低。

研究人员目前正研究该机器人如何与医学影像系统、传感器和人工器官模型集成，并与外科医生合作，了解这类系统如何融入未来临床工作流程。Lum表示：“要让这些机器人更接近实际应用，我们需要了解的不仅是在实验室中它们如何工作，还包括在真实医疗环境中如何对它们进行引导、监测和控制。”

该研究发表于《Advanced Materials》期刊。