本發(fā)明屬于微納機(jī)器人，特別是涉及一種3d打印微納測溫機(jī)器人及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、溫度作為關(guān)鍵物理量，其測量技術(shù)雖在傳感器市場占重要地位，但傳統(tǒng)熱成像儀和熱電偶等方法受限于幾十微米的空間分辨率，難以滿足集成電子器件、光子結(jié)構(gòu)及活體細(xì)胞等微觀系統(tǒng)的高精度測溫需求。
2、近年來，納米材料（量子點(diǎn)和納米金剛石）由于其獨(dú)特的溫度依賴性和可逆發(fā)光特性，可在不接觸目標(biāo)的情況下實(shí)現(xiàn)納米級精度的溫度測量。相較于傳統(tǒng)方法，基于這些納米探針的技術(shù)能提供更高的空間分辨率。然而，大多數(shù)研究仍主要集中在如何單獨(dú)提升納米探針的溫度感應(yīng)性能，或如何增強(qiáng)磁性泳動納米顆粒的運(yùn)動控制能力，而將這兩種技術(shù)進(jìn)行有效集成的研究尚屬稀缺，限制了納米溫度探測技術(shù)在三維空間中應(yīng)用的范圍與精度。這些納米探針的空間分辨率仍然受限，且在液態(tài)或動態(tài)流體環(huán)境中，探針往往處于固定或隨機(jī)分布狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)有效的空間定位。
3、此外，盡管磁性游泳器的研究在藥物遞送和細(xì)胞操控等領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展，通過外部磁場操控磁性游泳器實(shí)現(xiàn)微觀運(yùn)動，具備了用于特定區(qū)域傳遞物質(zhì)的能力，但現(xiàn)有的研究主要集中在其在遞送系統(tǒng)中的應(yīng)用，尚未充分結(jié)合溫度測量功能。
4、在接觸式測量技術(shù)方面，掃描熱顯微鏡（sthm）與原子力顯微鏡（afm）探針結(jié)合，可在納米尺度實(shí)現(xiàn)高精度熱成像，揭示細(xì)胞內(nèi)熱梯度及代謝相關(guān)溫度動態(tài)。該技術(shù)通過物理接觸獲取高分辨率熱信息，但接觸過程可能引發(fā)細(xì)胞機(jī)械損傷，且探針材料熱導(dǎo)性差異會引入測量干擾，導(dǎo)致其在活體研究中的普適性和準(zhǔn)確性受限。
5、非接觸式紅外與光熱成像技術(shù)通過熱輻射或吸收原理實(shí)現(xiàn)測溫，適用于細(xì)胞表層及宏觀區(qū)域，但空間分辨率較低，難以實(shí)現(xiàn)亞細(xì)胞級精細(xì)映射，且環(huán)境濕度和外部輻射干擾等對測量精度的影響限制了其在動態(tài)細(xì)胞及亞細(xì)胞熱力學(xué)研究中的應(yīng)用。
6、熒光溫度計(jì)通過熒光探針（如納米金剛石、gfp）的溫度敏感性實(shí)現(xiàn)非接觸測溫，廣泛應(yīng)用于細(xì)胞代謝研究，但依賴外源材料引入可能干擾生理狀態(tài)，且光漂白和光毒性限制長時間測量，其空間分辨率尚未達(dá)到亞細(xì)胞級，難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)局部溫度探測。
7、上述現(xiàn)有溫度測量技術(shù)面臨空間分辨率不足和細(xì)胞損傷風(fēng)險(xiǎn)高等挑戰(zhàn)，難以滿足細(xì)胞生物學(xué)和納米技術(shù)等領(lǐng)域的精準(zhǔn)需求。本領(lǐng)域亟需一種能夠結(jié)合納米探針溫度感應(yīng)與三維空間精確操控的技術(shù)，以便突破目前在空間分辨率和操控精度方面的限制，提供更為精準(zhǔn)且高效的微納尺度溫度測量手段，特別是在復(fù)雜流體環(huán)境和微觀物理研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種3d打印微納測溫機(jī)器人及其制備方法和應(yīng)用，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之一：
3、一種3d打印微納測溫機(jī)器人，包括一個磁性推進(jìn)器和一個溫度探針，所述溫度探針分布在所述磁性推進(jìn)器上。
4、進(jìn)一步地，所述磁性推進(jìn)器的形狀為螺旋結(jié)構(gòu)或柱狀；所述溫度探針的粒徑為1-5μm。
5、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之二：
6、一種3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，通過3d打印法在基底上制備磁性推進(jìn)器，再通過3d打印法在所述磁性推進(jìn)器上制備溫度探針，再進(jìn)行磁化，制備得到所述3d打印微納測溫機(jī)器人；或，分別通過3d打印法在基底上制備磁性推進(jìn)器和溫度探針，再將所述磁性推進(jìn)器和溫度探針進(jìn)行組裝，再進(jìn)行磁化，制備得到所述3d打印微納測溫機(jī)器人。
7、進(jìn)一步地，所述3d打印法選自電動流體動力學(xué)打?。╡hd）或彎液面打印。
8、進(jìn)一步地，制備磁性推進(jìn)器采用的打印原材料為磁性金屬材料。
9、更進(jìn)一步地，所述磁性金屬材料選自鎳或四氧化三鐵。
10、進(jìn)一步地，制備溫度探針采用的打印原材料選自量子點(diǎn)或非金屬碳納米材料。
11、更進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)為硒化鎘量子點(diǎn)；和/或，所述非金屬碳納米材料為納米金剛石。
12、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之三：
13、一種上述3d打印微納測溫機(jī)器人在細(xì)胞內(nèi)部溫度測量中的應(yīng)用。
14、進(jìn)一步地，在測定細(xì)胞內(nèi)部溫度時，通過針管注射方法，將一個所述3d打印微納測溫機(jī)器人置于單個細(xì)胞中。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：
16、本發(fā)明提供了一種3d打印微納測溫機(jī)器人，通過基于熒光納米顆粒的高精度溫度測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞水平內(nèi)部溫度的精準(zhǔn)探測，顯著提升了溫度測量的空間分辨率，可用于細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜生物化學(xué)反應(yīng)的實(shí)時監(jiān)測。采用本發(fā)明技術(shù)后，細(xì)胞內(nèi)部溫度的測量分辨率提高了，在單個空間監(jiān)測過程中，溫度分布可達(dá)0.1?μm。本發(fā)明不僅能夠測量細(xì)胞內(nèi)溫度，還可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)磁場分布，為細(xì)胞研究和醫(yī)學(xué)診斷提供更多功能支持。
17、本發(fā)明提供的3d打印微納測溫機(jī)器人具有一定的工業(yè)化生產(chǎn)潛力，可以與現(xiàn)有的生物制藥工藝無縫銜接，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，同時提升了藥品研發(fā)和制造過程的質(zhì)量控制能力。本發(fā)明提供的3d打印微納測溫機(jī)器人不僅適用于細(xì)胞生物學(xué)研究，還可廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測、微納流控和生物芯片技術(shù)等領(lǐng)域，對相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。
1.一種3d打印微納測溫機(jī)器人，其特征在于，包括一個磁性推進(jìn)器和一個溫度探針，所述溫度探針分布在所述磁性推進(jìn)器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印微納測溫機(jī)器人，其特征在于，所述磁性推進(jìn)器的形狀為螺旋結(jié)構(gòu)或柱狀；所述溫度探針的粒徑為1-5?μm。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，其特征在于，通過3d打印法在基底上制備磁性推進(jìn)器，再通過3d打印法在所述磁性推進(jìn)器上制備溫度探針，再進(jìn)行磁化，制備得到所述3d打印微納測溫機(jī)器人；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述3d打印法選自電動流體動力學(xué)打印或彎液面打印。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，其特征在于，制備磁性推進(jìn)器采用的打印原材料為磁性金屬材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述磁性金屬材料選自鎳或四氧化三鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，其特征在于，制備溫度探針采用的打印原材料選自量子點(diǎn)或非金屬碳納米材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3d打印微納測溫機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述量子點(diǎn)為硒化鎘量子點(diǎn)；和/或，所述非金屬碳納米材料為納米金剛石。
9.一種如權(quán)利要求1或2所述的3d打印微納測溫機(jī)器人在細(xì)胞內(nèi)部溫度測量中的應(yīng)用。