心脑血管疾病及恶性肿瘤是患者致死的首要病症,一直是医工学界努力解决的难题。微纳米机器人可穿越血管或生物组织,将药物靶向至病灶实现精准治疗,是当前研究的热点。鉴于现有主动靶向给药微机器人机动及负载能力有限、位姿精度调控困难等挑战,本课题设计一种具有高机动表现、大负载能力、高适应性以及低生物毒性的柔性液态金属微机器人,其可由外部能量场驱动实现三维狭小空间的精确导航、定位、姿态调整以及载药释放,有巨大的临床价值。首先,提出一种新型镓基液态金属磁改性方法,为面向主动靶向给药的液态金属微机器人制备奠定基础。基于铜-镓润湿机理,成功将铜铁合金纳米颗粒(Cu-Fe NPs)混入液态金属制备低粘度的磁性磁性液态金属,在保证液态金属原有的固有性质不变的情况下,还具有磁性,实现外部电/磁场对液态金属精确控制能力。并测试不同Cu-Fe NPs参数对磁性液态金属的电驱动性能、磁驱动性能以及流动性的影响。此外,设计实验验证磁性液态金属电磁耦合驱动性能,实现液态金属在电磁耦合作用下的逆重力攀爬。其次,提出一种新的面向主动靶向给药的精确可控液态金属液滴微机器人(LMDR)制备方法,为实施离体/活体靶向给药奠定了基础。基于铜-镓润湿机理,成功将将载物框架植入液态金属液滴内部,制备液态金属液滴微机器人。所制备的液态金属液滴微机器人,外观接近一滴液态金属液滴,但其在外部能量场(电/磁)控制下,可以实现自变形过狭缝、3D跳跃、姿态调整、自组装/自解体等多样3D机动以及可控载药释放。进一步,本文从理论和实验两方面分析液态金属液滴微机器人在外部场作用下的运动机理,从载物框架与液态金属的密度比、负载质量、液态金属体积以及外加驱动场强度等多个维度做实验验证,最终给出液态金属液滴微机器人制备的优化条件,即包含60mg负载和100μL磁性液态金属。最后,构建实验平台,研究液态金属液滴微机器人的四种复杂运动控制并分析其动力学模型。在此基础上,成功进行液态金属液滴微机器人靶向运输并释放化学指示剂的概念性验证实验。进一步,基于微流控芯片构建小鼠乳腺癌体外模拟环境,在液态金属液滴微机器人中装在广谱抗癌药物阿霉素,成功实施对小鼠乳腺癌体外模拟环境中4T1癌细胞的靶向给药实验,成功杀死体外微流控模拟肿瘤环境中几乎100%细胞,并通过对照实验,证实液态金属液滴微机器人的低生物毒性,展示液态金属液滴微机器人在癌症主动靶向治疗上的巨大应用潜力。