近日，東南大學智慧材料研究院院長、首席科學家、化學化工學院李全團隊在微型膠體機器人的組裝和操控方面取得重要進展。相關成果以「Colloidal Tubular Microrobots for Cargo Transport and Compression」為題，在美國科學院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNAS）上線上發表。

東南大學博士生王小雨為第一作者，李全和青年教師楊濤為共同通訊作者。微納機器人是指能在微納尺度下實現可控驅動與感知，最終實現體內藥物傳遞和疾病治療的複雜系統。受自然界蜂群魚群等啟發，微型機器人群以其協同推進，遞送和訊號傳輸模式而受到越來越多的關注。外場響應性膠體作為新型的微型機器人體系，其動態組裝可作為機器人群聚的有效手段。然而目前已有的膠體機器人組裝結構僅限於密集的膠粒團聚體，大大限制了其功能性。如何建構複雜的膠體組裝結構功能體系，建立對應的構效關係是亟需突破的挑戰。

李全團隊提出了一種介穩態的膠體結構組裝方法，透過組裝路徑設計，首次實現了由超順磁性膠體微球組裝成複雜的三維空心管狀結構。此方法適用範圍廣，能實現從200奈米到30微米超順磁性膠粒在包括血液在內的非牛頓流體內的多次反覆組裝。組裝的微管機器人可以透過外部磁場精確控制三維趨向，推進方向和速度，內部的中空空間使這些管狀微型機器人能夠根據指令抓取、運輸和釋放貨物。此外，兩個微管機器人能沿軸向合併，重組成新的機器人。相較於其他組裝結構，微管機器人的介穩結構可以維持其徑向反覆壓縮，因此可用作微鑷子對內部紅血球等柔性貨物進行擠壓，實現對目標物體的原位探測。這項工作為複雜膠體組裝和微型機器人操控等提供了新思路。這項研究工作得到了江蘇省「雙創團隊」、江蘇省自然科學基金等計畫的資助。