仿白细胞微型机器人可在血管中快速逆行

仙仙

近日，德国马克斯·普朗克智能系统研究所成功开发出一种与白细胞相似的微型机器人，并在磁场的导航控制下实现了在模拟血管中快速逆行，为将来通过微型机器人将药物运送到患者病灶深处铺平了道路。


当前的微型机器人大多只能到达可以观察到或相对容易接近的组织（例如胃肠道）。如何让微型机器人克服黏滞力，到达体内深处，并在人体复杂环境中实现精准操控，是靶向药物精准输送研究面临的重大挑战。


白细胞是血液中唯一有活跃移动能力的细胞，能够进入血管周围组织内，并在其中游走。受此启发，德国马克斯·普朗克智能系统研究所的科学家以白细胞为模型，成功开发出一款微型机器人，其大小，形状和活动性与白细胞相似。在实验室模拟血管的环境下，可以携带抗癌药物，在人工操纵下较快地进行有目的的运动。


该机器人直径约8微米，由微小的玻璃颗粒组成，镍金材料制成的磁性纳米膜覆盖在球形微型机器人的一侧，可以发现癌细胞的特殊分子作为癌症药物附着在另一侧。在模拟血管中，研究人员成功操纵微型机器人快速运动，运动速度可达每秒600微米，大约是其体长的76倍。


论文第一作者尤努斯·阿拉潘博士说：“借助磁场，我们的微型机器人可以在导航控制下逆流穿过模拟血管，由于血液流动和密集的细胞环境，这是一个挑战。此前还没有类似微型机器人能够承受这样的流体。但是我们做到了！此外，我们的机器人还可以独立识别它们感兴趣的细胞，例如癌细胞。它们之所以可以这样是因为我们用细胞特异性抗体包裹着它们。这样就可以在运动中（精准地）释放药物分子。”


微型机器人的项目负责人、马克斯·普朗克智能系统研究所物理智能部主任梅丁·西蒂教授表示：“我们的愿景是创建用于微创及靶向药物输送的下一代运输工具，它们可以（像白细胞一样穿过血管）进一步渗透到体内，使难以到达的区域更容易被接近。”