克日，中國科學院深(shen)圳進步前輩技巧研(yan)(yan)究院蔡林濤團隊正在微納(na)生(sheng)物機(ji)器(qi)人醫(yi)(yi)治腫瘤(liu)研(yan)(yan)討(tao)中取得突破(po)性(xing)希望(wang)，他計劃了(le)一(yi)種由次序性(xing)磁(ci)驅動(dong)(dong)跟光觸發的(de)AI微納(na)機(ji)器(qi)人，并(bing)將(jiang)其用于實現自動(dong)(dong)靶向的(de)癌癥醫(yi)(yi)治。
研(yan)討評釋，該AI微(wei)納生(sheng)物機(ji)器人經由過程內乏(fa)氧驅(qu)動跟(gen)中磁場驅(qu)動實(shi)現自立靶(ba)向游動、和磁/光(guang)序(xu)貫(guan)操控，正在小鼠體(ti)內實(shi)現了磁控導(dao)航(hang)、腫(zhong)瘤穿透跟(gen)光(guang)熱溶解(jie)。
圖|蔡林(lin)濤頒發對于AI微(wei)納生物機器人(ren)植入體內相關研討(tao)
若是該項技巧使用于人(ren)體，可以簡略的明白為(wei)，正在腫(zhong)瘤(liu)患者(zhe)體內(nei)植入AI微(wei)納生物(wu)機(ji)器人(ren)，它可以自動游向腫(zhong)瘤(liu)病灶部位，并將(jiang)腫(zhong)瘤(liu)消弭，隨后機(ji)器人(ren)本身可以被人(ren)體接(jie)收，不會對安(an)康(kang)形成任何損傷。
吞下(xia)一個微(wei)納生(sheng)物(wu)機器人，它可以像大夫(fu)一樣正在(zai)(zai)人體內“手術”切割(ge)病(bing)灶(zao)，如許的(de)(de)設(she)法主(zhu)意(yi)正在(zai)(zai)醫學界被稱為“吞下(xia)外科醫生(sheng)”理想(xiang)。是由諾貝(bei)爾物(wu)理學家查(cha)德?費曼正在(zai)(zai)1959年率先提出的(de)(de)，他曾(ceng)預言“人類將來可以吞下(xia)外科醫生(sheng)”。
現(xian)在(zai)，跟著醫(yi)學技巧的飛速發展(zhan)，天然微納機器人的研討(tao)得(de)以(yi)深化，腦損(sun)傷(shang)、惡性腫瘤等醫(yi)學難題正在(zai)微納機器人范疇(chou)看到了愿望，查德?費曼的美妙理想好像真的要實(shi)現(xian)了。
視覺識別分揀機器人采(cai)取可降(jiang)解微(wei)生(sheng)物，把AI微(wei)納機器人挨(ai)形成鋼鐵俠
2019世界機(ji)器人(ren)(ren)大會(hui)上(shang)，中國科學院(yuan)沈陽自(zi)動化研究(jiu)所研究(jiu)員劉(liu)連慶提出(chu)，微納(na)機(ji)器人(ren)(ren)的(de)使(shi)用瓶頸是其資料的(de)生物兼容性。
蔡林濤團隊正在(zai)既往研討之(zhi)上(shang)，選(xuan)用(yong)大陸起源的趨磁細菌(jun)作(zuo)為模板，應(ying)用(yong)邁(mai)克爾加(jia)成(cheng)反應(ying)將納(na)米吲哚菁(jing)綠（Indocyaninegreennanoparticles）光(guang)敏劑負載到(dao)細菌(jun)概況，構建了(le)AI微納(na)生(sheng)物機器人(ren)，再經由過程磁場操(cao)控跟(gen)光(guang)學(xue)觸發，實現腫瘤穿透(tou)跟(gen)光(guang)熱(re)溶解。
這里的“AI”指的是(shi)趨(qu)磁細菌跟吲哚菁綠納米顆(ke)粒（Indocyaninegreennanoparticles），而不(bu)是(shi)傳統意義上(shang)的人工智能。
趨磁(ci)螺菌作為可降解的一種微生物，安全性很下。同時，不同于現階段的微納機器人經由(you)過程血液循環的主動靶向醫治，趨磁(ci)螺菌可以自立(li)“游向”腫瘤部位。
據蔡林濤先容，趨磁螺菌(jun)次要經由過(guo)程兩種(zhong)方(fang)法(fa)實現自動(dong)靶(ba)向(xiang)游動(dong)，一方(fang)面是受(shou)外部(bu)乏氧驅(qu)動(dong)效(xiao)應，對缺氧的腫瘤部(bu)門有靶(ba)向(xiang)；另一方(fang)面，受(shou)內部(bu)磁場調控(kong)，會自立流向(xiang)腫瘤部(bu)位。
這個(ge)進程，就(jiu)是(shi)為微納機器(qi)人裝上一個(ge)能源動力體系，晉升微納機器(qi)人達到病灶部位的精準度。
以趨(qu)磁螺菌為根底(di)，附加上由(you)吲(yin)哚菁綠納米顆粒組(zu)成的光(guang)敏劑(ji)，用激光(guang)安慰光(guang)敏劑(ji)發(fa)生部(bu)分低溫(wen)，從而到達(da)消弭腫瘤細胞的目標。
視覺分揀機器人怎么學為(wei)了確(que)保進(jin)程中不會對(dui)畸形(xing)組織細胞(bao)形(xing)成影響，蔡林濤將(jiang)溫度控(kong)制正(zheng)在50-52℃間(jian)，這(zhe)個溫度區(qu)間(jian)腫瘤(liu)細胞(bao)的耐受能(neng)力(li)差，幾分鐘便會被殺(sha)死。
吲哚(duo)菁(jing)綠借可作為熒光(guang)顯像劑，又聯合(he)細菌(jun)內(nei)磁小體(ti)的核磁共振成像實現體(ti)內(nei)的兩重(zhong)可視(shi)化追蹤。
蔡林濤認為，全部研討(tao)最翻新(xin)也是最焦點(dian)的處所在于，正(zheng)在本來主(zhu)動(dong)系統的根底上參(can)加了(le)一個動(dong)力系統，近似(si)于把微納機器人釀成鋼鐵(tie)俠，可以正(zheng)在病患體內自(zi)立“挨怪”。
圖|AI微(wei)納生物機器人單(dan)一/群(qun)體節(jie)制
加載動(dong)力的AI微納機器人(ren)可穿透多種(zhong)龐大生(sheng)物(wu)屏蔽
現階段(duan)，利用微納機器人技巧正在生(sheng)物(wu)醫(yi)療范疇的測(ce)驗考(kao)試有良(liang)多，但若何(he)克(ke)制龐大的生(sheng)物(wu)內部(bu)結構是一切研討繞不開(kai)的難(nan)題。
以穿透屏(ping)蔽(bi)為例，蔡林濤針對三種分歧的環(huan)境停止了具體的注釋。
物(wu)理屏(ping)蔽：正在(zai)實際臨床腫(zhong)瘤醫治中，腫(zhong)瘤周圍存在(zai)著“基(ji)質屏(ping)蔽”，這類像外殼一(yi)樣的(de)細胞層存在(zai)下致密性，招致通(tong)例納米機(ji)器人很難穿透進腫(zhong)瘤外部(bu)。
蔡林濤默(mo)示，經由過程(cheng)(cheng)磁(ci)場驅動的AI微納機(ji)器(qi)人可能無效天穿透屏蔽，進程(cheng)(cheng)中也不會招(zhao)致微納機(ji)器(qi)人變形。
生(sheng)物(wu)屏蔽：正(zheng)在通例藥(yao)物(wu)醫治中，藥(yao)物(wu)是經由過程份子卵白通道出來到病(bing)灶(zao)區域，但惡性(xing)腫瘤如腦(nao)膠質瘤這類特別環境存在對(dui)藥(yao)物(wu)的排斥性(xing)，如許(xu)便會招(zhao)致藥(yao)物(wu)沒法運送。AI微(wei)納(na)機(ji)器人經由過程內部磁場(chang)的拉動一樣可(ke)能辦理如許(xu)的問題。同時，AI微(wei)納(na)機(ji)器人可(ke)以針對(dui)龐大情況畫出門路，運動幅度360°沒有受限。
圖|AI微納生物機器人精準操控門路
梯度屏蔽：通例藥物(wu)醫(yi)治(zhi)借受循環系統(tong)影響，沒(mei)法(fa)抵達輪(lun)回較差的病(bing)灶區。AI微納機(ji)器人可(ke)以(yi)經由(you)過程精確(que)定位(wei)，實(shi)現(xian)對藥物(wu)的運送。
蔡(cai)林(lin)濤(tao)默示，“AI微納機器人不是(shi)靠滲入、分散(san)出(chu)來(lai)病灶區(qu)，而(er)是(shi)經由過程自動靶向(xiang)的方法(fa)。有了中正在磁場動力的加持，AI微納機器人可以沖破(po)良多心理屏蔽，到任(ren)何想(xiang)要來(lai)的處所(suo)。”
加強微納機(ji)器人生物內(nei)驅動，是下(xia)一代藥(yao)遞送技巧的(de)焦點
蔡(cai)林濤認為，此刻微納機器人(ren)以(yi)機器力或電力驅(qu)動(dong)為主，將(jiang)來微納機器人(ren)的(de)驅(qu)動(dong)該(gai)當是生物化的(de)，這是下一(yi)代藥(yao)遞送技巧的(de)焦點(dian)。
生物內(nei)驅動的微納機器人(ren)能成(cheng)為(wei)將(jiang)來(lai)的要害在于(yu)以下(xia)三點：
生物(wu)安全性下。生物(wu)本身(shen)融(rong)會(hui)屬(shu)機能讓其正在(zai)實現事情后自動(dong)降解，不(bu)會(hui)正在(zai)體內(nei)發(fa)生跟殘(can)留有害(hai)物(wu)質(zhi)、和(he)形成額定反作(zuo)用。
食品分揀機器人設備定點(dian)送達精(jing)準度。依據生物(wu)本(ben)身的特殊(shu)性(xing)，可以讓其自立游(you)向乏氧區域，進而保證微納機器人可能精(jing)準到(dao)達病灶，不會達到(dao)身體(ti)沒有須要醫治(zhi)的區域。
驅動節制(zhi)更高(gao)效。點對點激光(guang)觸(chu)發部分(fen)低溫十分(fen)磨練精細化操縱(zong)，若是熱量(liang)彌散(san)會招致損傷身(shen)體健康細胞，定點送達精準的同時(shi)，借(jie)可(ke)保障前(qian)期激光(guang)停止高(gao)效的定點開釋(shi)。
現(xian)階段(duan)，蔡林濤團(tuan)(tuan)隊曾經起頭研討(tao)經由(you)過(guo)(guo)程(cheng)生物內(nei)驅動加強微納生物機(ji)器人的功能。除趨磁細菌中，團(tuan)(tuan)隊也(ye)正在測(ce)驗考試用酵母菌、人體益(yi)生菌等物資(zi)，同時經由(you)過(guo)(guo)程(cheng)酶催(cui)化系(xi)統跟(gen)化學(xue)催(cui)化系(xi)統，實現(xian)微納機(ji)器人的內(nei)驅動，讓藥物顆粒穿過(guo)(guo)龐大的人體屏蔽中轉病灶。
從人體自(zi)身(shen)探求微納(na)機器人的內生(sheng)動力正在安全(quan)性上(shang)更進一步，經由過程酶催(cui)化造成(cheng)一個(ge)氣(qi)體形式，這個(ge)氣(qi)體便(bian)像推進器一樣，帶著微納(na)機器人來擬定區域。
“生物內(nei)驅動的(de)微納機(ji)器人(ren)便(bian)猶如一個帶有(you)GPS導航的(de)深水炸彈(dan)，只會(hui)來指(zhi)定的(de)處(chu)(chu)所(suo)爆(bao)炸，不會(hui)對其他處(chu)(chu)所(suo)形成損傷(shang)。”蔡林(lin)濤道。
他坦言，經由過(guo)程生物內(nei)驅動的AI微納機(ji)器(qi)人無望正在將(jiang)來3-5年內(nei)實現臨床試驗，隨后會(hui)被推廣(guang)利用正在腫瘤醫治傍邊(bian)。
納米醫(yi)療的(de)“魔幻(huan)”將(jiang)來
與(yu)“吞下外科醫生”的(de)理想(xiang)不異，蔡林濤對(dui)微納機器人正在(zai)醫療上的(de)使用也(ye)有著“硬核”理想(xiang)。
蔡林濤婉言，研討納米醫療的終(zhong)極目標是(shi)要打(da)造一個“安康倉”的觀點，經由過程光(guang)學(xue)跟(gen)磁場節(jie)制，讓(rang)病(bing)人無需手術便能把病(bing)治好(hao)。
傳統的份子(zi)靶點(dian)醫治腫瘤(liu)、心血管等疾病的方法(fa)，相(xiang)當(dang)于(yu)強制(zhi)性毀壞身(shen)體內的內生情(qing)況，會形成如炎(yan)癥、熏染等反(fan)作用。
安康倉的(de)(de)醫治理(li)念是(shi)經(jing)由過程內涵內生(sheng)生(sheng)物跟(gen)中正在磁場跟(gen)激光節制，其(qi)能依據人體實際環(huan)境(jing)停止齊自動化的(de)(de)針對性醫治。
“人(ren)只(zhi)(zhi)須要躺正在安康倉里(li)，不會(hui)有任(ren)何(he)痛苦悲傷感(gan)知，以(yi)至只(zhi)(zhi)是睡一覺(jue)，您的病便被治好了。”蔡林(lin)濤(tao)道。
想(xiang)(xiang)要實現如許的(de)終極目(mu)標，除實際(ji)根底(di)，也離不開多(duo)學科(ke)的(de)常識(shi)融會。蔡林濤認為將來的(de)醫療技巧(qiao)是(shi)一個(ge)(ge)綜合學科(ke)的(de)整合進程，若(ruo)是(shi)想(xiang)(xiang)要實現理想(xiang)(xiang)的(de)安康倉(cang)，須要生物(wu)人材(cai)、資料(liao)學人材(cai)、化學人材(cai)、物(wu)理人材(cai)等(deng)(deng)等(deng)(deng)專業(ye)的(de)技術人員一路，配(pei)合探討(tao)出一個(ge)(ge)可行的(de)計劃。
自(zi)2008年(nian)(nian)以來，蔡林(lin)濤參加中國科學(xue)院深(shen)圳(zhen)進步(bu)前(qian)輩技(ji)巧研討(tao)院校研討(tao)納(na)米醫(yi)療技(ji)巧至今曾經12年(nian)(nian)。他(ta)所研討(tao)的“以癌治(zhi)癌”同源靶向仿(fang)生(sheng)納(na)米載藥系(xi)統(tong)、光(guang)敏GPS癌細胞追蹤體系(xi)等(deng)納(na)米技(ji)術醫(yi)治(zhi)腫瘤計劃，被ACSnano、AdvancedFunctionMaterials、AdvancedScience等(deng)學(xue)術期刊轉載。
研討之(zhi)路任重而(er)道(dao)遠，但蔡林濤團隊對將來納米(mi)醫(yi)療的(de)開展很有決定信念。他預言，“納米(mi)醫(yi)療雖然(ran)研討的(de)是一(yi)(yi)個微觀的(de)系統，但將來的(de)納米(mi)醫(yi)療研究會(hui)像GoogleX實驗室一(yi)(yi)樣，把(ba)良多學科穿插正在一(yi)(yi)路，做一(yi)(yi)些之(zhi)前不敢(gan)想象的(de)工作。”
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原文題(ti)目：吞下(xia)“外科醫(yi)生”？中科院研(yan)發微納生物機器人(ren)，自立游向腫瘤(liu)病灶，實現自動靶(ba)向癌癥醫(yi)治
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