第6章

- 智能算法导航:结合机器学习算法,通过感知环境信息实时调整运动轨迹。例如,基于强化学习的纳米机器人可在血管分叉处自主选择通往肿瘤组织的路径,避开创伤性血管结构。

3.5 能源供应技术

纳米机器人的能源供应需解决“微型化”与“长效性”的矛盾,目前主要有外部供能与自主供能两种模式。

3.5.1 外部供能技术

- 磁场供能:通过交变磁场在磁性纳米机器人中产生涡流,实现电磁感应发电,可为微型传感器供电。这种方式无接触、安全性高,但能量传输效率随距离增加而显著降低(与距离的6次方成反比)。

- 光供能:利用光伏纳米材料(如硒化镉量子点)将光能转化为电能,适用于体表或透明组织(如眼球)。2022年,韩国延世大学团队开发的“光伏纳米机器人”在近红外光照射下可产生1.2 V电压,持续驱动药物释放装置工作。

3.5.2 自主供能技术

- 生物燃料供能:利用生物体内的天然物质(如葡萄糖、ATP)作为燃料,通过酶催化反应产生能量。例如,葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖分解为葡萄糖酸,释放电子形成电流,为纳米机器人的传感器供电,这种方式可实现长期自主运行,且燃料来源可持续。

- 热能收集:利用生物体内的温度差(如肿瘤组织与正常组织的温差约1-2℃)通过热电材料(如碲化铋纳米线)发电,适用于恒温动物体内的能量供应,但功率较低(通常低于1 nW)。

- 机械能收集:通过纳米发电机(如氧化锌纳米