哈工大联合开发医用微纳机器人,可将药物精准递送
光明日报客户端 张士英

日前,哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室联合哈尔滨医科大学第一附属医院共同开发出一款仿水熊虫医用微纳机器人,该机器人如游走在血液中的“快递小哥”,可将药物准确送至病患处。研究人员称,此项成果如能完成临床转化,可显著提高药物靶向递送效率,为恶性肿瘤精准治疗提供新思路。

(仿水熊虫结构设计可以提高微纳机器人运动性能)

据哈尔滨工业大学医学与健康学院吴志光教授介绍,传统的药物治疗如点滴注射,主要是通过静脉到毛细血管,最终到达病灶区域,药物都是顺血流而下的被动递送,递送效率大概只有0.7%左右,效率低下且毒副反应比较重。“把血管比作一条奔流直下的大江,人体内病灶就好比是江中的一块石头,被动递送的药物就如同我们往江中扔片叶子,两者碰撞的几率非常低。我们常说‘是药三分毒’,药物一旦过了病灶区域,一部分会通过代谢排出体外,一部分会富集到肝脏处,造成药物损伤。”吴志光形象地比喻。

微纳机器人只有十几微米的,而静脉内血流运动速度在2万微米每秒,想让微纳机器人在此流速环境下有效运动,比一个人在超强台风中运动还要难100倍。

针对这一问题,研究团队借助仿生学原理,模仿“地表最强生物”缓步类动物水熊虫利用爪子在动态环境中的运动方式,设计了抓地力极强的爪形表面结构,以提高微纳机器人的驱动效率。为让机器人既“跑得快”又“停得住”,团队通过多磁场复合调控技术,实现了微纳机器人在生物组织表面可控驻停及药物靶向释放,驻停时间大于36小时。

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(哈尔滨工业大学机电工程学院李天龙教授(左一)指导学生)

“微纳机器人相当于一个动力装置,能提高药物递送效率,就像人坐上一辆小汽车,到达目的地的时间会大大缩短。”哈尔滨工业大学机电工程学院李天龙教授说,“机器人在血管中能横穿、逆流而上,自由活动,不仅在静脉中运动,还能到达毛细血管。”

李天龙表示,微纳机器人尺寸小、质量轻、推重比大,且载药性和靶向性强,未来如完成临床转化,医生可凭借医用微纳机器人将抗癌药准确输送肿瘤患者患处,并驻停输出药物,实现肿瘤患者精准治疗。(光明日报全媒体记者 张士英)

责任编辑: 周艺珣