1.一种可操控的微型机器人,所述可操控的微型机器人包含:
最宽尺寸小于20微米的芯;
所述芯的表面上的磁性涂层;和
所述磁性涂层的表面上的检测探针涂层,其被配置成特异性地结合靶分子。
2.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述芯是天然存在的生物材料。
3.根据权利要求2所述的可操控的微型机器人,其中所述芯是植物或真菌孢子,优选灵芝(ganodermalucidum)孢子或石松(lycopodium)孢子。
4.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述芯是合成的。
5.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述芯的表面是多孔的。
6.根据权利要求5所述的可操控的微型机器人,其中所述多孔表面的孔的直径具有100nm至400nm的直径。
7.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述磁性涂层包含磁性纳米颗粒。
8.根据权利要求7所述的可操控的微型机器人,其中所述磁性涂层包含铁、镍和/或磁性金属氧化物,并且优选包含fe3o4。
9.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述磁性涂层具有约50nm至200nm的厚度。
10.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,所述可操控的微型机器人还包含自组装单层,其中所述自组装单层使所述磁性涂层官能化。
11.根据权利要求10所述的可操控的微型机器人,其中所述自组装单层是巯基化自组装单层。
12.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层与毒素靶分子结合。
13.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层包含用靶向配体官能化的碳点。
14.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层包含寡糖官能化的碳点。
15.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层被配置成检测多于一种类型的靶分子。
16.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层被配置成检测与细菌有关的毒素,优选与艰难梭菌(c.diff)细菌有关的毒素。
17.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层被配置成在与靶分子结合时发射或猝灭荧光。
18.根据权利要求1所述的可操控的微型机器人,其中所述检测探针涂层包含两个以上探针,所述两个以上探针被配置成与不同的靶分子结合。
19.一种制备根据权利要求1所述的可操控的微型机器人的方法,所述方法包括:
在芯的表面上用磁性涂层涂覆所述芯;和
在用所述磁性涂层涂覆所述芯之后用传感探针涂层涂覆所述芯。
20.根据权利要求19所述的方法,所述方法还包括在用所述磁性涂层涂覆所述芯之前移除所述芯的外膜和内芯物质上的杂质,其中所述芯是已经失活的细菌、真菌或植物孢子。
21.根据权利要求19所述的方法,所述方法还包括在用所述磁性层涂覆所述芯之后和在用所述传感探针涂层涂覆所述芯之前,用自组装单层涂覆所述芯。
22.一种使用根据权利要求1所述的可操控的微型机器人检测试样中的细菌的方法,所述方法包括:
使用图像传感器感测在试样中所述可操控的微型机器人的荧光。
23.根据权利要求22所述的方法,所述方法还包括使所述可操控的微型机器人连续运动。
24.根据权利要求23所述的方法,其中用磁场发生器产生的旋转磁场使所述可操控的微型机器人连续运动。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述磁场发生器包含多个电磁线圈。
26.根据权利要求24所述的方法,其中所述磁场发生器包含旋转磁铁。
27.根据权利要求23所述的方法,其中使所述可操控的微型机器人连续运动包括控制自旋、旋转-平移和/或翻转。
28.根据权利要求23所述的方法,其中使所述可操控的微型机器人连续运动包括使所述磁性可操控的微型机器人以2.0至40μm/s并且优选约5.5μm/s至16.9μm/s的速度运动。
29.根据权利要求23所述的方法,其中使所述可操控的微型机器人连续运动包括使所述磁性可操控的微型机器人围绕预定路径运动。
30.根据权利要求29所述的方法,其中所述预定路径的形状是圆形的。
31.根据权利要求29所述的方法,其中所述预定路径的形状是8字形的。
32.根据权利要求29所述的方法,其中所述预定路径是复杂形状设计的。
33.根据权利要求22所述的方法,其中所述图像传感器是倒置荧光显微镜。
34.根据权利要求22所述的方法,其中感测所述荧光包括检测由检测到毒素的所述传感探针涂层引起的荧光猝灭,其表示存在与所述毒素有关的细菌。
35.一种使用多个根据权利要求1所述的可操控的微型机器人检测试样中的细菌的方法,所述方法包括:
通过使用图像传感器来感测在所述试样中多个可操控的微型机器人中的哪一个具有最亮的荧光,确定所述多个可操控的微型机器人的子集;
用磁场发生器产生的旋转磁场使所述多个可操控的微型机器人的所述子集在所述试样中连续运动;和
使用所述图像传感器感测所述可操控的微型机器人的连续运动的子集在所述试样中的荧光。
36.根据权利要求35所述的方法,其中确定所述多个可操控的微型机器人的所述子集包括使用具有至少两个自由度的样品台相对于所述图像传感器移动所述试样,同时所述图像传感器感测所述多个可操控的微型机器人的荧光。
37.根据权利要求36所述的方法,其中感测所述荧光包括检测由检测到毒素的所述传感探针涂层引起的荧光猝灭,其表示存在与所述毒素有关的细菌。
38.一种用于使用多个根据权利要求1所述的可操控的微型机器人检测试样中的细菌的系统,所述系统包括:
多个可操控的微型机器人;
样品架,所述样品架被配置成接收所述试样和所述多个可操控的微型机器人;和
成像设备,所述成像设备被配置成感测所述多个可操控的微型机器人在所述试样中的荧光。
39.根据权利要求38所述的系统,所述系统还包括磁场发生器,
其中所述磁场发生器被配置成产生使所述多个可操控的微型机器人在所述试样中运动的磁场。
40.根据权利要求39所述的系统,其中所述磁场发生器包含多个电磁线圈。
41.根据权利要求39所述的系统,其中所述磁场发生器包含旋转磁铁。
42.根据权利要求39所述的系统,其中所述磁场发生器被配置成通过自旋、旋转-平移和/或翻转使所述多个可操控的微型机器人连续运动。
43.根据权利要求39所述的系统,其中所述磁场发生器被配置成使所述多个可操控的微型机器人以15μm/s至20μm/s的速度连续运动。
44.根据权利要求39所述的系统,其中所述磁场发生器被配置成使所述多个可操控的微型机器人在试样中围绕路径运动。
45.根据权利要求39所述的系统,其中所述路径是预定的并且存储在与所述磁场发生器耦合的控制器的存储器中。
46.根据权利要求39所述的系统,其中所述路径是通过与所述磁场发生器耦合的控制器的用户界面实时地手动可控的。
47.根据权利要求39所述的系统,所述系统还包含:
具有至少两个自由度的样品台,其中所述样品台与所述样品架耦合;和
控制器,所述控制器被配置成使所述样品台相对于所述成像设备移动,以使用所述成像设备确定所述多个可操控的微型机器人的具有最高荧光的子集。
48.根据权利要求47所述的系统,其中所述控制器被配置成使得所述磁场发生器使所述多个可操控的微型机器人在由磁场发生器产生的旋转磁场下在所述试样中连续运动;并且
其中所述控制器被配置成指示所述成像设备感测所述多个可操控的微型机器人的所述子集在所述试样中的荧光。
49.根据权利要求48所述的系统,其中所述控制器被配置成:基于由所述成像设备感测的所述多个可操控的微型机器人的所述子集的荧光猝灭,确定存在于所述试样中的细菌。