位于德(de)國斯圖加刻的(de)(de)馬克(ke)(ke)斯·普朗克(ke)(ke)智能(neng)體(ti)系(xi)研(yan)討(tao)所(suo)的(de)(de)研(yan)討(tao)團(tuan)隊(dui)由(you)白細(xi)(xi)胞(bao)中獲得靈感，研(yan)發(fa)了(le)一(yi)款(kuan)可(ke)攜帶藥物(wu)進(jin)入血管的(de)(de)微型機(ji)器(qi)人。該機(ji)器(qi)人的(de)(de)直徑(jing)正在(zai)3～7.8微米，相比之下，人類紅(hong)細(xi)(xi)胞(bao)的(de)(de)直徑(jing)為8微米。事(shi)情時(shi)，該機(ji)器(qi)人進(jin)入癌癥病人的(de)(de)血管，逆著血液活動(dong)標的(de)(de)目的(de)(de)挪動(dong)，每秒能(neng)夠挪動(dong)600微米。找到(dao)癌細(xi)(xi)胞(bao)后，正在(zai)刻定(ding)的(de)(de)紫外線刺激下，機(ji)器(qi)人能(neng)夠開釋藥物(wu)。
這(zhe)項研討宣(xuan)布(bu)正(zheng)在機器人期(qi)刊(kan)《Science Robotics》上，論文標(biao)題為《正(zheng)在血液活動中靶向(xiang)運輸的多功能外表微型滾(gun)筒（Multifunctional Surface microrollers for targeted cargo delivery in physiological blood flo）》。
一、機(ji)器人(ren)模擬白細胞：沿著血管壁挪動，識(shi)別出特定細胞
正(zheng)在之前的醫(yi)學實踐中，微(wei)型(xing)機器人(ren)只會(hui)進(jin)入(ru)消化、腹(fu)膜腔(qiang)等器官中，輔助生(sheng)成醫(yi)學影像。人(ren)們一(yi)向假想能把(ba)微(wei)型(xing)機器人(ren)放入(ru)人(ren)體循環系統，使其精準地定位病(bing)灶，靶向投(tou)放藥物。但(dan)事(shi)實上(shang)，這一(yi)假想很難實現，這是由(you)于血管內的物理環境比較復雜，不(bu)利于機器人(ren)的挪動。
血(xue)液活(huo)動會導致麋集的非均質流(liu)體環(huan)境，而(er)能進入血(xue)管的微(wei)型機器人(ren)直徑(jing)普(pu)通小于10微(wei)米、正在(zai)龐雜流(liu)體環(huan)境中難以堅(jian)持(chi)推進力。
依據(ju)論(lun)文(wen)，白(bai)(bai)細(xi)胞(bao)是獨(du)一(yi)可以沿著血管內壁(bi)挪動(dong)的細(xi)胞(bao)。馬克(ke)斯·普朗克(ke)智能體系研究所的研究人員(yuan)仔細(xi)觀察了白(bai)(bai)細(xi)胞(bao)正在(zai)血管中的活動(dong)方法，發現了白(bai)(bai)細(xi)胞(bao)可以正在(zai)血管中“逆水行舟(zhou)”的緣由(you)。
他們發明，相(xiang)比于正在(zai)血(xue)(xue)(xue)(xue)管中間(jian)處(chu)的血(xue)(xue)(xue)(xue)液流速，血(xue)(xue)(xue)(xue)管壁處(chu)的血(xue)(xue)(xue)(xue)液流速較低，白細胞沿著血(xue)(xue)(xue)(xue)管壁挪動、受到的阻力(li)較小。
白細(xi)胞(bao)的(de)另一個特征是(shi)可(ke)(ke)以(yi)以(yi)高時空(kong)分辨(bian)(bian)率(lv)辨(bian)(bian)認(ren)(ren)和排除(chu)受損或被(bei)熏(xun)染的(de)組(zu)織(zhi)。這是(shi)由于(yu)白細(xi)胞(bao)上存(cun)在“辨(bian)(bian)認(ren)(ren)一些”，可(ke)(ke)以(yi)辨(bian)(bian)認(ren)(ren)出(chu)內皮(pi)細(xi)胞(bao)。當辨(bian)(bian)認(ren)(ren)出(chu)受損或被(bei)熏(xun)染的(de)組(zu)織(zhi)細(xi)胞(bao)后(hou)，白細(xi)胞(bao)會與它們聯合。
研究(jiu)人員模仿白細(xi)胞(bao)的(de)挪(nuo)動方法，設計出(chu)一款能夠沿著(zhu)細(xi)胞(bao)壁(bi)挪(nuo)動、并(bing)識別(bie)出(chu)特定細(xi)胞(bao)的(de)機器人。
兩(liang)、球形機器人用磁力驅動，1秒能走600微米
正在本項(xiang)研討中，研討人(ren)員設計了一個球形的微(wei)(wei)型機器(qi)人(ren)，該機器(qi)人(ren)用玻璃微(wei)(wei)粒(li)制(zhi)成，直徑正在3～7.8微(wei)(wei)米之間。機器(qi)人(ren)表面不偏不倚(yi)，涂上分歧資料：
微型機器(qi)人外觀(guan)一(yi)半(ban)被(bei)鎳和金制成的磁(ci)(ci)性納米(mi)薄膜籠罩，應用磁(ci)(ci)力(li)得到推進(jin)力(li)，每秒能夠(gou)挪(nuo)動600微米(mi)，相當(dang)于76個機器(qi)人體長！另(ling)一(yi)半(ban)涂有抗癌藥(yao)物和能辨(bian)認癌細胞的份子(zi)，能夠(gou)定位(wei)癌細胞并精準(zhun)投放藥(yao)物。
研究人員設計(ji)用紫(zi)外線觸發機(ji)器人開(kai)釋(shi)藥物。用365nm的(de)紫(zi)外線映照(zhao)30s后，藥物會由微型機(ji)器人中(zhong)開(kai)釋(shi)出(chu)來。
本項研討(tao)選用乳腺癌(ai)靶向(xiang)藥份(fen)(fen)子DOX份(fen)(fen)子開展(zhan)實驗(yan)，正(zheng)在DOX份(fen)(fen)子用熒光旌旗燈號(hao)干(gan)標志，以便判定藥物是不是被釋放出來(lai)。
三、微型機器人在(zai)摹擬血(xue)管中(zhong)輕松挪動
設(she)計好(hao)機械(xie)人后，研究人員開展(zhan)一(yi)個(ge)實驗測(ce)試其性(xing)能。
首先，研究人員用(yong)人體(ti)內皮細胞分(fen)解管(guan)道模仿血(xue)管(guan)，在其中(zhong)注入(ru)老鼠CD1齊血(xue)液(ye)。然后，研究人員把微型機器人放入(ru)這條血(xue)管(guan)中(zhong)。
測試(shi)后果(guo)表現，當血液(ye)沒有活動時，微(wei)(wei)型(xing)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)在(zai)血液(ye)中的推(tui)進、導航皆非常輕松(song)。研究人(ren)(ren)員進一步(bu)模擬了微(wei)(wei)型(xing)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)在(zai)血液(ye)活動時的活動情形。后果(guo)表現，這(zhe)兩款(kuan)微(wei)(wei)型(xing)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)均能在(zai)血管中向血液(ye)上(shang)游挪動。
正在血流(liu)流(liu)動(dong)力為(wei)1.2dyn/cm2的(de)情況下(xia)，鎳涂層(ceng)厚(hou)(hou)度為(wei)480nm的(de)微型機器(qi)人挪動(dong)速度到(dao)(dao)達(da)55.5±20.8μm/s，涂層(ceng)厚(hou)(hou)度2微米的(de)機器(qi)人挪動(dong)速度到(dao)(dao)達(da)156.7±36.6μm/s。
馬(ma)克(ke)斯·普朗(lang)克(ke)智能(neng)體系研討(tao)(tao)所的(de)研討(tao)(tao)團隊由白細(xi)胞中獲得(de)靈感，研發(fa)了出可攜(xie)帶藥物的(de)微(wei)型(xing)機(ji)器人。
接(jie)下(xia)來(lai)，研(yan)究(jiu)人(ren)(ren)員(yuan)將繼(ji)續進行(xing)技能攻關。按(an)照(zhao)論文，研(yan)究(jiu)人(ren)(ren)員(yuan)首先計劃正(zheng)在植(zhi)物身上(shang)測(ce)試這類機器人(ren)(ren)。其次，研(yan)究(jiu)人(ren)(ren)員(yuan)將實驗(yan)采納其他方法來(lai)觸發藥(yao)物開釋進程，比如用加(jia)熱或近(jin)紅外(wai)光(guang)。別(bie)的，研(yan)究(jiu)人(ren)(ren)員(yuan)將實驗(yan)用可降(jiang)解質(zhi)料建造(zao)機器人(ren)(ren)，使其可以正(zheng)在幾(ji)周或幾(ji)個月(yue)內涵(han)人(ren)(ren)體(ti)中合成。
將來，微(wei)型機器人或(huo)可成為根治癌癥的“萬應靈(ling)藥”，讓我(wo)們(men)靜(jing)觀其變(bian)。