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在血液中“跑得快、停得住”——醫(yī)用微納機器人開發(fā)有新突破
科技日報記者 李麗云
記者日前從哈爾濱工業(yè)大學獲悉，由哈爾濱工業(yè)大學與哈爾濱醫(yī)科大學科研人員聯(lián)手合作開發(fā)的一款仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人，初步實現(xiàn)了在靜脈血高速流環(huán)境中可控運動，并能在靜脈血流中駐停時間達36小時以上。
相關研究結果日前在線發(fā)表于最新一期《科學進展》上。同時，國際著名《自然》雜志以《仿水熊蟲爪形結構為游動微納機器人提供抓地力》為研究亮點，進行了報道和點評。專家認為，此項成果今后如能完成臨床轉化，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、靜點等，都是藥物分子或載體在血液等流體中擴散進行的，這些藥物分子或載體隨血流等生物流體而擴散，遞運效率低下，且毒副反應比較重。有學者對最近30年來的藥物傳送方式做出了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)輸送12小時后，到達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。當前，發(fā)展勢頭正猛的微納機器人憑借其體積小、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，在生物醫(yī)學、抗腫瘤靶向用藥遞送、化驗檢測等領域已逐漸嶄露頭角。
但如何確保微納機器人在血流高速沖刷下站穩(wěn)腳跟及自如驅動？怎樣構筑牢固的藥物運輸“通道”，實現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放？這些問題仍是醫(yī)學界面臨的重大挑戰(zhàn)。
在國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等諸多項目的支持下，哈爾濱工業(yè)大學機器人技術與系統(tǒng)全國重點實驗室團隊與哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(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)用微納機器人》研究，成功設計出了仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人。
這種機器人有著水熊蟲一樣的“爪子”，可顯著提升微納機器人的驅動效率，讓機器人“跑得更快”。科研人員利用醫(yī)學光學相干斷層成像技術檢測發(fā)現(xiàn)，直徑20微米的機器人能在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運動；為讓機器人“停得住”，研究團隊還利用多磁場復合調(diào)控技術，得以讓微納機器人在生物組織表面長時間停留并釋放靶向藥物。
科技日報記者 李麗云
記者日前從哈爾濱工業(yè)大學獲悉，由哈爾濱工業(yè)大學與哈爾濱醫(yī)科大學科研人員聯(lián)手合作開發(fā)的一款仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人，初步實現(xiàn)了在靜脈血高速流環(huán)境中可控運動，并能在靜脈血流中駐停時間達36小時以上。
相關研究結果日前在線發(fā)表于最新一期《科學進展》上。同時，國際著名《自然》雜志以《仿水熊蟲爪形結構為游動微納機器人提供抓地力》為研究亮點，進行了報道和點評。專家認為，此項成果今后如能完成臨床轉化，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、靜點等，都是藥物分子或載體在血液等流體中擴散進行的，這些藥物分子或載體隨血流等生物流體而擴散，遞運效率低下，且毒副反應比較重。有學者對最近30年來的藥物傳送方式做出了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)輸送12小時后，到達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。當前，發(fā)展勢頭正猛的微納機器人憑借其體積小、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，在生物醫(yī)學、抗腫瘤靶向用藥遞送、化驗檢測等領域已逐漸嶄露頭角。
但如何確保微納機器人在血流高速沖刷下站穩(wěn)腳跟及自如驅動？怎樣構筑牢固的藥物運輸“通道”，實現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放？這些問題仍是醫(yī)學界面臨的重大挑戰(zhàn)。
在國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等諸多項目的支持下，哈爾濱工業(yè)大學機器人技術與系統(tǒng)全國重點實驗室團隊與哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(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)用微納機器人》研究，成功設計出了仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人。
這種機器人有著水熊蟲一樣的“爪子”，可顯著提升微納機器人的驅動效率，讓機器人“跑得更快”。科研人員利用醫(yī)學光學相干斷層成像技術檢測發(fā)現(xiàn)，直徑20微米的機器人能在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運動；為讓機器人“停得住”，研究團隊還利用多磁場復合調(diào)控技術，得以讓微納機器人在生物組織表面長時間停留并釋放靶向藥物。
