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天天观天下！仿水熊虫医用微纳机器人在血液里“跑得快”“停得住”

来源：科技日报    时间：2023-06-01 18:22:54


(资料图片)

记者5月31日从哈尔滨工业大学获悉，由哈工大与哈尔滨医科大学科研人员强强联手合作开发的一款仿水熊虫医用微纳机器人，初步实现了在静脉血高速流环境中可控运动，并能在静脉血流中驻停时间达36小时以上。

相关研究结果日前在线发表于最新一期《科学进展》上;同时国际著名杂志《自然》以《仿水熊虫爪形结构为游动微纳机器人提供抓地力》为研究亮点，进行了报道和点评。专家认为，此项成果今后如能完成临床转化，可望显著提高药物靶向递送效率，为降伏胰腺癌、胰腺炎及其它各种肿瘤疾病带来光明前景。

专家介绍，常规的药物递送如打针、吃药、静点等，都是药物分子或载体在血液等流体中扩散进行的，这些药物分子或载体随血流等生物流体而扩散，递运效率低下，且毒副反应比较重。有学者对最近30年来的药物传送方式做出了统计，发现输送12小时后，到达目的地的药物尚不到1%。这意味着绝大部分药物已在“邮路”上丢失了。当前，发展势头正猛的微纳机器人凭借其体积小、质量轻、推重比大、可穿越多道生物屏障阻隔的优势和特点，在生物医学、抗肿瘤靶向用药递送、化验检测等领域已逐渐崭露头角。

但如何确保微纳机器人在血流高速冲刷下站稳脚跟及自如驱动?怎样构筑牢固的药物运输“通道”，实现循环系统内靶向释放?这些问题仍是医学界面临的重大挑战。

对此，哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室团队与哈尔滨医科大学附属第一医院普外科专家联手合作，共同开展了“可在血管中靶向驻停的仿水熊虫医用微纳机器人”研究，成功设计出了仿水熊虫医用微纳机器人。

这种机器人有着水熊虫一样的“爪子”，可显著提升微纳机器人的驱动效率，让机器人“跑得更快”。科研人员利用医学光学相干断层成像技术检测发现，直径20微米的机器人能在20000微米/秒的静脉血流环境中高效运动;为让机器人“停得住”，研究团队还利用多磁场复合调控技术，得以让微纳机器人在生物组织表面长时间停留并释放靶向药物。

据了解，水熊虫是缓步动物门的俗称，是生活在世界各地的一种微小无脊椎动物，其体形细小，体长0.05至1.4毫米，通体透明，足迹遍布全球，生命力极其顽强，可以在台阶的苔藓上、珠峰山顶、海底甚至是火山口中均能找到其身影。

《自然》杂志评价指出，水熊虫这种微小动物可用其爪子在水生环境中抓住植物，科学家们从中获得了灵感，为游动微型机器人配备了爪形表面结构和类似红细胞膜的外套，相应设计显著增强了传统游动微型机器人难以应对高速血流、缺乏粘附在血管中目标部位的能力，最终提升了靶向药物的输送水平，并精准送入人体病变深处，很好解决了药物输送能力欠佳的难题。

(责任编辑：韩梦晨)

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