【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳机器人，具体涉及一种乙基纤维素微纳机器人及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着科技的发展，微纳级精度器件因其体型小、精度高，且可进入狭小、封闭空间协助完成难度高的操作而逐渐受到关注。微纳机器人属于一类特殊的可进行操控的智能化及自动控制的微纳器件，在医疗保健、实时监测、智能制造及传感等领域具有巨大的应用前景。
2、在微观世界中，如细菌，其运动的环境雷诺数低至10-4，为实现类细菌大小的微纳机器人在低雷诺数条件下的运动，其设计需遵循扇贝定理，打破形变在时间上的对称性。受自然界微生物如大肠杆菌、精子等的运动启发，科学家已制造出具有仿生螺旋形结构的微纳机器人并实现其在低雷诺数环境中的运动操控。然而制造立体三维螺旋结构的微纳机器人对设备的要求高，制备效率低。目前主要是利用激光直写、3d打印等技术制备具有三维立体结构的微纳机器人。此外，利用3d设备制造微纳机器人对材料的要求较高，仅适用于特定的材料如光刻胶等，这些材料通常具有较高的生物毒性且材料的生物相容性差，限制其在生物医学领域的应用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种乙基纤维素微纳机器人。本专利技术的目的之二在于提供这种乙基纤维素微纳机器人的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供这种乙基纤维素微纳机器人的应用。本专利技术利用乙基纤维素等作为制备微纳机器人的材料，利用多层叠加方法对微纳机器人进行多功能化，最后通过红外等温和的后处理手段将二维平面结构转换为立体结构
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种乙基纤维素微纳机器人，所述乙基纤维素微纳机器人具有三维立体结构；所述乙基纤维素微纳机器人包括层叠设置的磁性层和功能层；所述功能层包括功能性物质和乙基纤维素；所述功能性物质选自药物、荧光染料、量子点、催化剂中的至少一种；所述磁性层包括磁性材料和乙基纤维素。
4、优选地，所述药物为所述药物为小分子药物。
5、更优选地，所述药物选自阿霉素或青蒿素等。
6、优选地，所述荧光染料选自荧光素、亚甲基蓝和吲哚菁绿中的至少一种。
7、优选地，所述磁性材料选自铁、钴、镍及其合金或磁性化合物中的至少一种。
8、更优选地，所述磁性材料选自括fe3o4、铁酸钴、铁酸镍、铁铬钴合金、铝镍钴合金中的至少一种。
9、优选地，所述磁性材料的粒径为10-500nm。
10、优选地，所述乙基纤维素微纳机器人还包括设置于功能层上的保护层；所述保护层包括乙基纤维素。
11、为实现对功能层中不稳定功能性物质的保护，可采用纯乙基纤维素作为最外层的保护层，将功能层包裹在磁性层和保护层之间，避免环境条件对功能性物质的破坏。
12、优选地，所述三维立体结构为弧形结构；所述弧形结构的圆周角为91°-179°。
13、优选地，在所述磁性层中，所述磁性材料与乙基纤维素的质量比为(1-20)：10。
14、优选地，在所述功能层中，所述功能性物质和乙基纤维素的质量比为(1-100)：1000。
15、优选地，所述功能层为单层功能层或多层功能层；所述多层功能层分别负载不同功能性物质。
16、优选地，所述乙基纤维素微纳机器人的三维立体结构是通过乙基纤维素经红外辐射后收缩卷曲形成。
17、本专利技术第二方面提供了第一方面所述的微纳机器人的制备方法，包括如下步骤：
18、s1、将磁性材料和乙基纤维素在溶剂中混合配制为磁性前驱液；将功能性物质和乙基纤维素在溶剂中混合配制为功能前驱液；
19、s2、将磁性前驱液涂覆在基板上，加热形成磁性层；在磁性层上涂覆功能前驱液，加热形成功能层，即制得含多层结构的膜；
20、s3、将所述含多层结构的膜进行红外辐射，制得所述乙基纤维素微纳机器人。
21、优选地，步骤s1中，所述磁性前驱液的溶剂为醇溶剂。更优选地，所述溶剂为乙醇。
22、优选地，步骤s1中，所述功能前驱液的溶剂为醇溶剂。更优选地，所述溶剂为乙醇。
23、优选地，步骤s1中，所述磁性前驱液或功能前驱液中的乙基纤维素的粘度在25℃下为270-330mpa·s。
24、优选地，步骤s1中，所述磁性前驱液或功能前驱液中的乙基纤维素的浓度为1-30wt％，例如1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％或30wt％。
25、优选地，步骤s2中，所述加热形成磁性层的加热温度为60-70℃。
26、优选地，步骤s2中，所述加热形成功能层的加热温度为60-70℃。
27、优选地，步骤s2中，所述加热形成磁性层的加热时间为5-10min。
28、优选地，步骤s2中，所述加热形成功能层的加热时间为5-10min。
29、优选地，步骤s2中，所述基板为硅片或其他具有平整表面的基板。
30、优选地，步骤s2中，在涂覆功能化前驱液前还包括对所述基板进行表面处理使其形成亲水表面的步骤。
31、优选地，步骤s2中还包括如下步骤：在基板表面涂覆葡聚糖溶液，形成牺牲层，再将功能化前驱液涂覆在牺牲层表面，烘烤形成功能层。
32、更优选地，还包括采用超声辅助葡聚糖溶解，剥离得到多层膜结构。
33、更优选地，所述葡萄糖溶液的质量分数浓度为1-20wt％，例如1wt％、3wt％、5wt％、8wt％、10wt％或20wt％，优选10wt％。
34、在本专利技术中，在基板上旋涂葡聚糖溶液，是因为葡聚糖膜层可溶于水，在制备完成后，置于水溶解葡聚糖膜层，多层结构可以无损地从基板上剥离。
35、优选地，步骤s2中，所述磁性前驱液或功能前驱液的涂覆的方式为旋涂，具体工艺参数为：旋涂速度为100-3500rpm；旋涂时间20-60s。
36、优选地，步骤s2中，所述的步骤具体为：在所述磁性层表面涂覆功能层，烘烤形成多层膜结构。
37、优选地，步骤s3中，所述红外辐射所使用的红外激光波长为750-850nm，功率为1-3w。
38、优选地，步骤s3中，所述红外辐射的辐射时间为1-5min。
39、优选地，步骤s3中，在红外辐射前还包括对所述含多层结构的膜进行预裁切的步骤。
40、更优选地，所述预裁切的尺寸为(500-4000)μm×(300-600)μm
41、本专利技术的第三方面是提供第一方面所述微纳机器人在制备生物医疗产品、非疾病诊断和治疗目的的实时监测或非疾病诊断和治疗目的的智能化驱动中的应用。
42、优选地，所述智能化驱动为控制第一方面微纳机器人在磁场中运动。更优选地，所述磁场为三维均匀旋转磁场。
43、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述乙基纤维素微纳机器人具有三维立体结构；所述乙基纤维素微纳机器人包括层叠设置的磁性层和功能层；所述功能层包括功能性物质和乙基纤维素；所述功能性物质选自药物、荧光染料、量子点、催化剂中的至少一种；所述磁性层包括磁性材料和乙基纤维素。
2.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述药物为小分子药物；
3.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述乙基纤维素微纳机器人还包括设置于功能层上的保护层；所述保护层包括乙基纤维素。
4.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述三维立体结构为弧形结构。
5.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，在所述磁性层中，所述磁性材料与乙基纤维素的质量比为(1-20)：10；
6.权利要求1-5任一项所述的乙基纤维素微纳机器人的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的乙基纤维素微纳机器人的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述加热形成磁性层的加热温度为60-
8.根据权利要求6所述的乙基纤维素微纳机器人的制备方法，其特征在于，步骤S2中还包括如下步骤：在基板表面涂覆葡聚糖溶液，形成牺牲层，再将磁性前驱液涂覆在牺牲层表面上，加热形成磁性层。
9.根据权利要求6所述的乙基纤维素微纳机器人的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述红外辐射所使用的红外激光波长为750-850nm，功率为1-3w。
10.权利要求1-5任一项所述的乙基纤维素微纳机器人在制备生物医疗产品、非疾病诊断和治疗目的的实时监测或非疾病诊断和治疗目的的智能化驱动中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述乙基纤维素微纳机器人具有三维立体结构；所述乙基纤维素微纳机器人包括层叠设置的磁性层和功能层；所述功能层包括功能性物质和乙基纤维素；所述功能性物质选自药物、荧光染料、量子点、催化剂中的至少一种；所述磁性层包括磁性材料和乙基纤维素。
2.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述药物为小分子药物；
3.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述乙基纤维素微纳机器人还包括设置于功能层上的保护层；所述保护层包括乙基纤维素。
4.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，所述三维立体结构为弧形结构。
5.根据权利要求1所述的乙基纤维素微纳机器人，其特征在于，在所述磁性层中，所述磁性材料与乙基纤维素的质量比为(1-20)：10...
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