与传统医疗材料相比，微型机器人可以将接收的能量转化为自身驱动力，从而以更加智能的方式执行复杂的医疗任务。然而，目前报道的用于细胞或活体动物微手术的医疗微机器人尺寸多为数百微米甚至更大。这种机器人尺寸的小型化与维持丰富的医学功能之间的矛盾，限制了医疗微机器人在生物医学领域的发展。

针对以上挑战，本课题组提出了一种“半实体”的设计理念用于开发小型化医疗微机器人：其核心思路在于利用不可见的激光束代替微机器人的大部分物理部件，从而在不牺牲其生物医学功能的情况下最小化其物理尺寸。为了展示半实体微机器人的设计概念，我们尝试开发了一种具有主动定向驱动、定量生物传感和精准微手术功能的医疗微机器人。具体而言，该医疗微机器人主要由主光束、光响应荧光微粒以及辅光束三部分组成，其中：主光束可以用于微机器人主体的稳定捕获，同时基于光与物质的相互作用精准操控其运动轨迹；微机器人的主体由光响应微粒组成，其在被主光束稳定捕获的同时，还可以被激发产生荧光发射用于生物标志物的定量传感，同时能够释放活性氧用于诱导细胞的动态凋亡。在此基础上，辅光束能够作用于凋亡的细胞上，进而作为“手术镊”实现病变细胞的靶向移除。

利用所构建的半实体医疗微机器人，我们成功在斑马鱼血栓模型上实现了分支血管处血栓的动态清除、多层血栓的分层清除以及成像引导的血栓清除手术，为进一步优化血栓治疗的精度和效率提供了新的技术工具。这种基于光学操控和功能化上转换荧光微粒构建的半实体医疗微机器人具有主动驱动、生物传感、以及微手术多种功能，为小型化医疗微机器人的开发提供了新的思路。相关工作以“Semiphysical Design Concept for Developing Miniaturized Microrobots In Vivo”为题发表在《Nano Letters》期刊（论文链接）上。