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仿水熊虫医用微纳机器人:在血液里“跑得快”“停得住”

仪表网 2023-06-19
仪表网 研发快讯】近日,哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室、哈尔滨医科大学附属第一医院等联合开发出一款仿水熊虫医用微纳机器人,可实现在静脉血高速流环境中可控运动及靶向驻停,有效解决了微纳机器人无法在医学上应用的难题。
 
  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、胰腺炎及其他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。
 
  在国家重点研发计划、国家自然科学基金等诸多项目的支持下,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。
 
  相关成果以《可在血管中靶向驻停的仿水熊虫医用微纳机器人》(Bioinspired claw-engaged and biolubricated swimming microrobotscreating active retention in blood vessels)为题,发表在《科学进展》(Science Advances)上。
 
  同时,《自然》(Nature)杂志以《仿水熊虫爪形结构为游动微纳米机器人提供抓地力》(Claws like a tardigrade’s give swimming microrobots a grip)为题将该成果作为研究亮点(Research highlight)进行报道。
 
图片截取自中国新闻网视频
 
  来源:科技日报、哈尔滨工业大学、中国新闻网
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