研究报告:12月20日

Patch在深层组织中追踪血液

加州大学圣地亚哥分校的一个研究小组开发了一种皮肤上的光声贴片，它配备了激光二极管阵列和压电传感器，用于检测深层组织中的生物分子，这通常需要磁共振成像(MRI)和x射线计算机断层扫描。这种贴片可以帮助医生追踪血红蛋白实时诊断肿瘤、器官功能障碍、大脑或肠道出血等。

“血红蛋白在体内的数量和位置提供了关于血液灌注或在特定位置积聚的关键信息。我们的设备在密切监测高危人群方面显示出巨大潜力，能够在紧急时刻及时干预，”加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、该研究的通讯作者徐晟说新闻稿．

激光二极管嵌入在贴片的柔性硅聚合物基质中，发出脉冲激光，被生物分子吸收，反射声波。可以探测到不同的波长。

“压电换能器接收声波，这些声波在电气系统中经过处理，以重建波发射生物分子的空间映射，”徐晓翔实验室的博士后研究员、该研究的合著者高晓翔说。

“持续监测对于及时干预至关重要，以防止危及生命的疾病迅速恶化，”徐氏团队的纳米工程博士生、该研究的合著者陈向军说。“基于电化学的生物分子检测的可穿戴设备，不限于血红蛋白，是长期可穿戴监测应用的良好候选者。然而，现有技术仅实现了皮肤表面检测的能力。”

图1:这种新型的、灵活的、低尺寸的可穿戴贴片可以舒适地附着在皮肤上，可以进行无创的长期监测。图片来源:高晓翔为加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院拍摄。

欲了解更多信息，请参见高晓祥、陈向军、胡宏杰、王新宇、岳文彤、穆静、娄志远、张瑞琪、石克仁、陈雪、林慕阳、齐白燕、周赛、卢成长峰、顾悦、杨欣怡、丁宏、朱阳志、黄浩、马玉祥、李默涵、Aditya Mishra、王约瑟夫、徐升。一种用于血红蛋白和核心温度三维成像的光声贴片．自然通讯, 2022;13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-35455-3

会飞和栖息的机器人，凝胶机器人

机器人模仿生物学的两个有趣发展。一个可以像鸟一样飞行的机器人——通过拍打翅膀和栖息——成功着陆。另一种是凝胶机器人，一种由水基凝胶制成的蠕虫状机器人，它会随着温度的变化而移动。

为了使凝胶机器人比以前的实验更有效地移动团队，来自约翰霍普金斯大学的团队利用了可逆的热响应水凝胶膨胀和收缩根据温度(30°到60°C)使蠕虫机器人在平面上向前和向后移动。他们使用了3D打印的凝胶的特定结构，以使运动更有效。这种凝胶材料可以用于类人机器人和类鱼机器人。“这看起来很简单，但这是一个没有电池、没有电线、没有任何外部电源的物体，只靠凝胶的膨胀和收缩就能移动，”资深作者、约翰霍普金斯大学化学和生物分子工程学教授大卫·格拉西亚斯说约翰·霍普金斯大学新闻版面的一篇文章中写道．“我们的研究表明，对凝胶的形状、尺寸和模式的操纵如何调整形态，以体现一种移动的智能。”

要阅读更多，请查看研究员的文章- Aishwarya Pantula, Bibekananda Datta, Yupin Shi, Margaret Wang，刘佳玉，邓思明，Noah J. Cowan, Thao D. Nguyen, David H. Gracias。不对称接触力驱动的无系绳单向爬行凝胶．科学的机器人, 2022;7 (73) doi:10.1126 / scirobotics.add2903

扑鸟机是一种通过拍打翅膀像鸟一样飞行的机器人——洛桑综合理工学院Fédérale已经成功设计了一种可以使用爪状机构自主降落在水平栖杆上的扑鸟机。栖息的好处可以使无人机(无人机)通过太阳能更有效地充电，从而延长飞行距离。让机器人降落在树枝上并不是一件简单的事情——它需要能够找到树枝，并以足够慢的速度飞行以抓住树枝。当爪子抓住树枝时，翅膀仍然要扇动一小段时间。研究人员在扑翼机上使用机载计算机和导航系统来管理所有任务，并使用外部动作捕捉系统来帮助它确定位置。

爪腿由碳纤维制成，并使用TSL1401线扫描传感器(1 ×128像素)传感器来检测分支-条形码扫描设备中使用的传感器，它们非常适合在受控设置下检测水平线研究人员在《自然通讯》上发表的文章。扑翼机项目是项目格里芬．

“这是一个更大项目的第一阶段。一旦扑鸟机能够在树枝上自主降落，它就有可能执行特定任务，比如不引人注目地收集生物样本或从树上测量数据。最终，它甚至可以降落在人工结构上，这可以开辟更多的应用领域，”第一作者Raphael Zufferey说，他是工程学院智能系统实验室(LIS)和生物机器人ab (Biorobotics ab)的博士后EPFL的新闻简报，展示了扑翼机降落。

欲了解更多，请参阅Zufferey, R.， Tormo-Barbero, J.， Feliu-Talegón, D.等人。扑鸟机是如何自主地栖息在树枝上的．Nat Commun 13,7713(2022)。https://doi.org/10.1038/s41467 - 022 - 35356 - 5。

超细光纤上的光子晶体纳米激光阵列

来自加州大学伯克利分校和高丽大学的研究人员证明，他们可以在单个光学超细光纤上控制密集间隔的纳米激光阵列。光子晶体纳米激光阵列的全光编程采用泵浦光的可切换模态干涉。这项研究可能会带来更有效的半导体数据传输方式。研究人员在报告中写道:“我们相信，我们的方法可以很容易地适用于硅光子学中密集集成的片上WDM源的实现，并且可以为其他学科的应用奠定基础，如生物传感、多色干涉测量和光发射器的量子控制。他们在《光学》杂志上的文章杂志。