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德国研发抗癌微型机器人:最小体积3微米 1秒却能跑600微米!

时间:2021-09-01 10:12:24

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德国研发抗癌微型机器人:最小体积3微米 1秒却能跑600微米!

在此前的医学实践中,微型机器人大多是进入人体内的消化道、腹膜腔等区域帮助生成医学影像。而“定向投放药物”一直是医学研究中的关键难题,而今年似乎得到了新的发展。

今年年初,在美国国家科学院院刊上发表的一项新研究结果——由青蛙细胞发展而来的活体微型机器人引起了大家热议。科学家利用从青蛙胚胎中提取的活细胞,重新编程为“毫米级机器人”,或可成为运送药物的微型机器人。

另外,近日一支来自德国斯图加特的马克斯·普朗克智能系统研究所的研究团队,从白细胞中得到了灵感,研发了一款可携带药物进入血管的微型机器人。

因为血管内的物理环境相对复杂,且血液流动时会造成密集的非均质流体环境;而目前研发出可进入人体的微型机器人体型直径一般不超过10微米,在复杂流质环境中难以找到保持前进的推动力,不利于机器人移动。

而白细胞是血管内能够“逆流而上”的细胞,研究人员根据观察,得知血管壁处的血液流速较低,因此白细胞沿着血管壁移动所受到的阻力会较晓。模仿该运动方式,研究团队研发出一款可以沿着细胞壁移动,并具备识别特定细胞能力的微型机器人。

据悉,该机器人外观呈球型,用玻璃微粒制成,直径在3-7.8微米之间,移动速度为600微米/秒。另外,机器人可以携带药物进入癌症病人的血管,在内移动并识别出特定的癌细胞,然后在紫外线刺激下,释放出药物。微型机器人表面一半被镍和金制成的磁性纳米薄膜覆盖,利用磁力获得推进力,另一半涂有抗癌药物和能识别癌细胞的分子,可以定位癌细胞并精准投放药物。

在性能实验过程中,研究团队采用乳腺癌靶向药分子DOX分子为药物试验对象,用荧光信号做标记,以便判断药物是否被释放出来。研究人员设计用365nm的紫外线照射30s后,药物会从微型机器人中释放出来。

通过合成的管道模拟血管以及注入的老鼠CD1全血液进行测试,测试结果显示,当血液不流动时,微型机器人在血液中的推动、导航都十分轻松。研究人员进一步模拟了微型机器人在血液流动时的运动情况。结果显示,这两款微型机器人均能在血管中向血液上游移动。

据悉,研究人员接下来将继续研发药物释放方式,譬如加热或者是红外光,以及机器人的可降解材料制作的可能性,使其能够在人体内分解。

接下来,研究人员将继续进行技术攻关。根据论文,研究人员首先计划在动物身上测试这种机器人。其次,研究人员将尝试采用其他方法来触发药物释放过程,比如用加热或近红外光。另外,研究人员将尝试用可降解材料制作机器人,使其能够在几周或几个月内在人体中分解。

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