在未來，許多疾病可能會通過微小的機器人在血液中游走、輸送藥物等來治療。這類醫(yī)療機器的最新試驗來自于馬克斯·普朗克研究所的研究人員，他們從白血球中獲得靈感，設(shè)計出了一種新的微型機器人，可以在血液中“逆流而上”移動。

這種機器人本質(zhì)上是玻璃微粒，寬度不到八微米。一半是涂有一層鎳和金的薄膜，另一半則是攜帶藥物有效載荷。在這個測試中，有效載荷是抗癌分子以及識別癌細(xì)胞的抗體。新的機器人并不像其他微型機器人那樣在血液中游動，而是通過沿著血管壁滾動的方式移動，很像白細(xì)胞一樣。這種運動的方向可以通過磁場從體外控制。當(dāng)接通電源后，金屬涂層的一側(cè)會將球體拉向該方向。

研究人員在實驗室里的模擬血管中進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)磁力足夠強大，可以逆流拖動機器人。當(dāng)關(guān)閉后，機器人只是隨著血液流動，可能會讓科學(xué)家們精確地控制機器在身體的哪個部位移動。

“利用磁場，我們的微型機器人可以通過模擬的血管向上游游動，由于強大的血流和密集的細(xì)胞環(huán)境，這是很有挑戰(zhàn)性的?！痹撗芯康闹饕髡遈unus Alapan說?！澳壳暗奈⑿蜋C器人都無法承受這種血流。此外，我們的機器人可以自主識別‘感興趣’的細(xì)胞，如癌細(xì)胞等。它們能做到這一點，這要歸功于它們表面涂有一層細(xì)胞特異性抗體。然后，它們可以在移動時釋放藥物分子。”

在這些測試中，該團(tuán)隊對機器人的速度進(jìn)行了計算，發(fā)現(xiàn)其速度高達(dá)600微米/秒。這使得它們成為這種規(guī)模的磁力微型機器人中速度最快的。研究人員表示，“成群”的微型機器人將能夠在人體中發(fā)揮作用。這是因為單個機器人太小，用大多數(shù)的成像技術(shù)都無法看到，也無法獨自攜帶足夠的藥物。

雖然要讓它們達(dá)到這個階段還有很多工作要做，但該團(tuán)隊希望這項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對一系列疾病的非侵入性精準(zhǔn)治療。

由生物或合成電機驅(qū)動的移動微機器人因其主動推進(jìn)和可駕駛性而有望成為下一代動力（例如目標(biāo)主動貨物交付）和人體微操作應(yīng)用的候選者。醫(yī)療微機器人領(lǐng)域在過去十年中取得了顯著的進(jìn)步。它們在人體內(nèi)的應(yīng)用主要限于表面組織（例如，眼睛內(nèi)部），進(jìn)入路線為相對容易的位置（如胃腸道和圍腸腔），以及停滯或低速流體環(huán)境。微創(chuàng)管理和醫(yī)療微機器人的部署，以組織在人體內(nèi)部的較深層位置，具有大量流體流動（例如循環(huán)/血管系統(tǒng)），仍然是對其未來在體內(nèi)醫(yī)療應(yīng)用中產(chǎn)生高影響力的重大挑戰(zhàn)。

循環(huán)系統(tǒng)是身體的天然流體運輸網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)所有器官和最深的組織。盡管循環(huán)系統(tǒng)是進(jìn)入目標(biāo)疾病位置的理想途徑，但血管內(nèi)的惡劣物理條件（例如血流、密集擁擠的異質(zhì)流體環(huán)境）會損害微機器人的運動，尤其是那些尺寸小于10μm的機器人。另一方面，白細(xì)胞的表面運動，在血管壁上，是血液中唯一的移動細(xì)胞，通過邊緣到血管壁，無細(xì)胞層，與血管中相比，流動速度降低。因此，白細(xì)胞的血管壁表面運動可以在表面爬行或滾動微機器人中模擬，從而有效地推進(jìn)血液流動。

移動微機器人為人體內(nèi)難以接近的區(qū)域的微創(chuàng)靶向醫(yī)療應(yīng)用提供了巨大的前景。循環(huán)系統(tǒng)是航行的理想路徑;然而，血流會削弱微機器人的推進(jìn)，尤其是那些總尺寸小于10微米的機器人。此外，需要針對細(xì)胞和組織進(jìn)行靶向，以便有效識別病點，并在動態(tài)流動條件下長期保存微機器人。據(jù)介紹，該微機器人直徑為±3.0和+7.8微米，可用于靶向藥物輸送到特定細(xì)胞和血流內(nèi)受控導(dǎo)航。白細(xì)胞啟發(fā)的球形微輥由磁響應(yīng)的Janus微粒組成，用于針對癌細(xì)胞（抗HER2）和光可抗癌藥物分子的抗體。微輥的磁推進(jìn)和轉(zhuǎn)向使平移運動速度高達(dá)每秒600微米，約為每秒76個車身長度。通過對細(xì)胞單層的微輥的主動推進(jìn)和轉(zhuǎn)向，證明了癌細(xì)胞在異質(zhì)細(xì)胞群中的目標(biāo)。多功能微輥在平面和內(nèi)皮微通道上針對生理相關(guān)的血流推進(jìn)。此外，微輥產(chǎn)生足夠的上游推進(jìn)，在生理相關(guān)的血流中定位在傾斜的三維表面上。多功能微輥平臺也為循環(huán)系統(tǒng)中的體內(nèi)控制推進(jìn)、導(dǎo)航和定向主動貨物交付提供了一種生物啟發(fā)的方法。
責(zé)任編輯:pj