在血液中“跑得快、停得住”——醫(yī)用微納機(jī)器人開發(fā)有新突破

科技日報(bào)記者 李麗云

記者日前從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)科研人員聯(lián)手合作開發(fā)的一款仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人，初步實(shí)現(xiàn)了在靜脈血高速流環(huán)境中可控運(yùn)動(dòng)，并能在靜脈血流中駐停時(shí)間達(dá)36小時(shí)以上。

相關(guān)研究結(jié)果日前在線發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》上。同時(shí)，國際著名《自然》雜志以《仿水熊蟲爪形結(jié)構(gòu)為游動(dòng)微納機(jī)器人提供抓地力》為研究亮點(diǎn)，進(jìn)行了報(bào)道和點(diǎn)評(píng)。專家認(rèn)為，此項(xiàng)成果今后如能完成臨床轉(zhuǎn)化，可望顯著提高藥物靶向遞送效率，為降伏胰腺癌、胰腺炎及其他各種腫瘤疾病帶來光明前景。

專家介紹，常規(guī)的藥物遞送如打針、吃藥、靜點(diǎn)等，都是藥物分子或載體在血液等流體中擴(kuò)散進(jìn)行的，這些藥物分子或載體隨血流等生物流體而擴(kuò)散，遞運(yùn)效率低下，且毒副反應(yīng)比較重。有學(xué)者對最近30年來的藥物傳送方式做出了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)輸送12小時(shí)后，到達(dá)目的地的藥物尚不到1%。這意味著絕大部分藥物已在“郵路”上丟失了。當(dāng)前，發(fā)展勢頭正猛的微納機(jī)器人憑借其體積小、質(zhì)量輕、推重比大、可穿越多道生物屏障阻隔的優(yōu)勢和特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、抗腫瘤靶向用藥遞送、化驗(yàn)檢測等領(lǐng)域已逐漸嶄露頭角。

但如何確保微納機(jī)器人在血流高速?zèng)_刷下站穩(wěn)腳跟及自如驅(qū)動(dòng)？怎樣構(gòu)筑牢固的藥物運(yùn)輸“通道”，實(shí)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放？這些問題仍是醫(yī)學(xué)界面臨的重大挑戰(zhàn)。

在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等諸多項(xiàng)目的支持下，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院普外科專家聯(lián)手合作，共同開展了《可在血管中靶向駐停的仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人》研究，成功設(shè)計(jì)出了仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人。

這種機(jī)器人有著水熊蟲一樣的“爪子”，可顯著提升微納機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)效率，讓機(jī)器人“跑得更快”。科研人員利用醫(yī)學(xué)光學(xué)相干斷層成像技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，直徑20微米的機(jī)器人能在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運(yùn)動(dòng)；為讓機(jī)器人“停得住”，研究團(tuán)隊(duì)還利用多磁場復(fù)合調(diào)控技術(shù)，得以讓微納機(jī)器人在生物組織表面長時(shí)間停留并釋放靶向藥物。