血液里运动游刃有余!哈工大研发微纳米机器人,实现精准运送药物

机械手达人 2023-10-27
1900 字丨阅读本文需 5 分钟

近日,哈尔滨工业大学的科研团队取得了一项令人瞩目的成果,他们成功研发出一款能够在人体血管内游走、实现携带药物消灭癌细胞的微型机器人。这一创新技术的问世,无疑为我国医疗科技领域带来了新的突破,为人类健康事业注入了新的希望。

这款微型机器人的研发成功,意味着未来癌症患者将不再仅仅依赖于传统的治疗方法,如手术、化疗和放疗。这些方法在治疗过程中往往给患者带来极大的痛苦,而且难以确保癌细胞被彻底清除。微型机器人的出现,使得医生能够有针对性地对癌细胞进行打击,将药物精确送达病灶,大大提高治疗效果,减轻患者痛苦。

每秒10微米速度,游刃有余

尽管它并非游泳健将迈克尔·菲尔普斯,但这款微型磁性机器人却能在液体中以每秒10微米的速度前行。它的体积小巧,却拥有强大的性能,能够在诸如血液这样粘稠的液体中输送药物。

自由泳是人类游泳速度最快的方式,因此哈尔滨工业大学的Tianlong Li和他的同事们便让这款机器人模仿这个动作。每个纳米游泳者长5米,由三个主要部分组成,犹如两个银铰链连接起来的香肠。其主体由金制成,两侧是镍制成的两个磁性臂,这些臂通过施加磁场来驱动。

研究人员通过来回切换磁场的方向,使纳米游泳者的手臂像人类游泳者一样旋转并向前推进。加拿大多伦多大学的埃里克·迪勒表示:“由于其小巧的体积和独特的游泳能力,这款机器人在血管大小的空间中具有巨大的潜力。”

尽管在血清中测试时,机器人的游泳速度降低到每秒5.5微米,但它仍然比其他类似的微型机器要快。这些纳米游泳者可以通过涂覆药物后注射到血流中,其轨迹可以通过外部磁场进行大致控制,从而进行靶向药物输送,无需进行侵入性手术。

然而,由于单个纳米游泳者无法携带足够多的药物,因此可能需要使用多达一千个这样的机器人。“我们目前无法追踪这么多的机器人,因此未来还需要解决许多关于安全性和毒性的问题。”迪勒补充道。

未来,这些微型机器必须由生物降解材料制成,才能用于血液中。不过,Diller表示,对于像尿路或眼球这样不太复杂的部位,可以在未来五到十年内开始进行临床试验。通过将单个游泳者注入眼球,可以直接将药物递送到视网膜,然后再进行移除手术,这比让一群游泳机器人进入整个循环系统要简单得多。

直径数十微米,能达全身各处

哈工大科研团队所研发的这款微型机器人,直径仅数十微米,长度约厘米级。其小巧的身材使其能够在人体血管内自由游走,到达全身各处。通过搭载特殊的药物,机器人能够实现对癌细胞的定向爆破,将病变部位的治疗效果最大化。此外,这款机器人还具有可回收性,可以在完成任务后回收,避免药物在体内残留,降低副作用。

在科技飞速发展的今天,微型机器人技术的应用前景广阔。除了癌症治疗之外,它在心脑血管疾病、糖尿病等疾病的治疗中也具有巨大潜力。借助微型机器人,医生可以轻松实现对病变部位的精准定位,进行靶向治疗。这将极大地提高医疗水平,让更多患者享受到高效、安全的医疗服务。

然而,我们也应看到,微型机器人技术仍处于初级阶段,从研发到实际应用还有很长的路要走。首先,如何确保微型机器人在人体内的安全性,避免引发免疫反应和血管损伤等问题,是科研人员需要克服的难题。其次,微型机器人的操控和导航技术也需不断完善,以确保其在人体内的行动自如。此外,如何降低微型机器人的生产成本,使其惠及更多患者,也是摆在科研人员面前的一项重要任务。

总之,哈工大科研团队在微型机器人领域的突破,为我国医疗科技发展带来了新的机遇。我们有理由相信,在不久的将来,这款神奇的微型机器人将走进医院,为广大患者带来福祉。让我们期待这一创新技术在未来的医疗领域绽放光彩,为人类健康事业贡献更多力量。

《神奇的旅程》走向现实

将机器人缩小到微型尺寸,再将它们注入人体用来捕获体内病毒,从而达到治愈疾病的效果,这样的名场面曾在1966年上映的科幻电影《神奇的旅程》中上演过。在影片中,几位美国医生将潜水艇缩小到比红细胞还小的尺寸,并通过血管把它送入大脑,来清除堵塞大脑的血块,最后成功拯救了一名科学家的生命。

微型机器人确实不是什么新鲜事物。早在2017年,中国哈尔滨工业大学就主导研发了一种可以在人的血管中游泳的微型机器人,它们可以穿过粘稠的血液,进行靶向药物治疗;2019年,麻省理工学院的华人教授团队也开发了一种线状机器人,可以穿过人体复杂的脑血管,治疗动脉瘤和中风等疾病。

但这类微型机器人通常是由生物降解材料制成,属于无生命体,曾经美国研究人研发的这种微型“活体机器人”是从非洲爪蛙的胚胎干细胞孵化出来的,可以看作是一种全新的生命形式。研究人员称,这种生命形式以往地球上从未出现过。

而这背后素有“万能细胞”之称的干细胞的功不可没。干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,它具有变成人体中任何一种细胞的潜能。正是有这技能,干细胞理论上可以用来再生、替代或者修复人体的一些病变的细胞和组织。受损甚至被撕裂的“活机器人”能自愈伤口,一旦完成任务后就会自我瓦解,就像自然生物死亡时会腐烂一样。与其他其他种类的微型机器人相比,这是一大进步。

文章来源: 悠闲分享科普,敏锐枫叶ET,海峡网

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