位于德國(guó)斯圖加刻的馬克斯·普朗克智能體系研討所的研討團(tuán)隊(duì)由白細(xì)胞中獲得靈感，研發(fā)了一款可攜帶藥物進(jìn)入血管的微型機(jī)器人。該機(jī)器人的直徑正在3～7.8微米，相比之下，人類紅細(xì)胞的直徑為8微米。事情時(shí)，該機(jī)器人進(jìn)入癌癥病人的血管，逆著血液活動(dòng)標(biāo)的目的挪動(dòng)，每秒能夠挪動(dòng)600微米。找到癌細(xì)胞后，正在刻定的紫外線刺激下，機(jī)器人能夠開(kāi)釋藥物。
這項(xiàng)研討宣布正在機(jī)器人期刊《Science Robotics》上，論文標(biāo)題為《正在血液活動(dòng)中靶向運(yùn)輸?shù)亩喙δ芡獗砦⑿蜐L筒（Multifunctional Surface microrollers for targeted cargo delivery in physiological blood flo）》。
一、機(jī)器人模擬白細(xì)胞：沿著血管壁挪動(dòng)，識(shí)別出特定細(xì)胞
正在之前的醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，微型機(jī)器人只會(huì)進(jìn)入消化、腹膜腔等器官中，輔助生成醫(yī)學(xué)影像。人們一向假想能把微型機(jī)器人放入人體循環(huán)系統(tǒng)，使其精準(zhǔn)地定位病灶，靶向投放藥物。但事實(shí)上，這一假想很難實(shí)現(xiàn)，這是由于血管內(nèi)的物理環(huán)境比較復(fù)雜，不利于機(jī)器人的挪動(dòng)。
血液活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致麋集的非均質(zhì)流體環(huán)境，而能進(jìn)入血管的微型機(jī)器人直徑普通小于10微米、正在龐雜流體環(huán)境中難以堅(jiān)持推進(jìn)力。
依據(jù)論文，白細(xì)胞是獨(dú)一可以沿著血管內(nèi)壁挪動(dòng)的細(xì)胞。馬克斯·普朗克智能體系研究所的研究人員仔細(xì)觀察了白細(xì)胞正在血管中的活動(dòng)方法，發(fā)現(xiàn)了白細(xì)胞可以正在血管中“逆水行舟”的緣由。
他們發(fā)明，相比于正在血管中間處的血液流速，血管壁處的血液流速較低，白細(xì)胞沿著血管壁挪動(dòng)、受到的阻力較小。
白細(xì)胞的另一個(gè)特征是可以以高時(shí)空分辨率辨認(rèn)和排除受損或被熏染的組織。這是由于白細(xì)胞上存在“辨認(rèn)一些”，可以辨認(rèn)出內(nèi)皮細(xì)胞。當(dāng)辨認(rèn)出受損或被熏染的組織細(xì)胞后，白細(xì)胞會(huì)與它們聯(lián)合。
研究人員模仿白細(xì)胞的挪動(dòng)方法，設(shè)計(jì)出一款能夠沿著細(xì)胞壁挪動(dòng)、并識(shí)別出特定細(xì)胞的機(jī)器人。
兩、球形機(jī)器人用磁力驅(qū)動(dòng)，1秒能走600微米
正在本項(xiàng)研討中，研討人員設(shè)計(jì)了一個(gè)球形的微型機(jī)器人，該機(jī)器人用玻璃微粒制成，直徑正在3～7.8微米之間。機(jī)器人表面不偏不倚，涂上分歧資料：
微型機(jī)器人外觀一半被鎳和金制成的磁性納米薄膜籠罩，應(yīng)用磁力得到推進(jìn)力，每秒能夠挪動(dòng)600微米，相當(dāng)于76個(gè)機(jī)器人體長(zhǎng)！另一半涂有抗癌藥物和能辨認(rèn)癌細(xì)胞的份子，能夠定位癌細(xì)胞并精準(zhǔn)投放藥物。
研究人員設(shè)計(jì)用紫外線觸發(fā)機(jī)器人開(kāi)釋藥物。用365nm的紫外線映照30s后，藥物會(huì)由微型機(jī)器人中開(kāi)釋出來(lái)。
本項(xiàng)研討選用乳腺癌靶向藥份子DOX份子開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，正在DOX份子用熒光旌旗燈號(hào)干標(biāo)志，以便判定藥物是不是被釋放出來(lái)。
三、微型機(jī)器人在摹擬血管中輕松挪動(dòng)
設(shè)計(jì)好機(jī)械人后，研究人員開(kāi)展一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試其性能。
首先，研究人員用人體內(nèi)皮細(xì)胞分解管道模仿血管，在其中注入老鼠CD1齊血液。然后，研究人員把微型機(jī)器人放入這條血管中。
測(cè)試后果表現(xiàn)，當(dāng)血液沒(méi)有活動(dòng)時(shí)，微型機(jī)器人在血液中的推進(jìn)、導(dǎo)航皆非常輕松。研究人員進(jìn)一步模擬了微型機(jī)器人在血液活動(dòng)時(shí)的活動(dòng)情形。后果表現(xiàn)，這兩款微型機(jī)器人均能在血管中向血液上游挪動(dòng)。
正在血流流動(dòng)力為1.2dyn/cm2的情況下，鎳涂層厚度為480nm的微型機(jī)器人挪動(dòng)速度到達(dá)55.5±20.8μm/s，涂層厚度2微米的機(jī)器人挪動(dòng)速度到達(dá)156.7±36.6μm/s。
馬克斯·普朗克智能體系研討所的研討團(tuán)隊(duì)由白細(xì)胞中獲得靈感，研發(fā)了出可攜帶藥物的微型機(jī)器人。
接下來(lái)，研究人員將繼續(xù)進(jìn)行技能攻關(guān)。按照論文，研究人員首先計(jì)劃正在植物身上測(cè)試這類機(jī)器人。其次，研究人員將實(shí)驗(yàn)采納其他方法來(lái)觸發(fā)藥物開(kāi)釋進(jìn)程，比如用加熱或近紅外光。別的，研究人員將實(shí)驗(yàn)用可降解質(zhì)料建造機(jī)器人，使其可以正在幾周或幾個(gè)月內(nèi)涵人體中合成。
將來(lái)，微型機(jī)器人或可成為根治癌癥的“萬(wàn)應(yīng)靈藥”，讓我們靜觀其變。