
好吧,我知道你可能在想什么。几年来,甚至几十年来,我们一直听说微型机器人在医学上的应用。他们还没来。我的医疗微型机器人在哪里?
在苏黎世联邦理工学院(ETH zrich)从事机器人研究的布拉德·纳尔逊(Brad Nelson)说,他们来了。很快。它们可能会改变许多严重疾病的游戏规则。在今天发表在《科学》杂志上的一篇文章中,Nelson和他的合著者Salvador pan
认为,这些微型机器可以帮助将药物准确地运送到需要的地方。这将有助于减少毒性。“所以我们可以使用更大的剂量,也许我们可以重新思考我们治疗这些疾病的方式,”尼尔森说。
是什么让Nelson乐观地认为这些技术即将到来?一些这样的机器人已经走出了实验室,进入了包括猪在内的大型动物体内。目前至少有四家初创公司正在研发能够在人体内“不受束缚”移动的医疗微型机器人。其中一家名为Bionaut的公司今年早些时候筹集了4300万美元,用于将其疗法进入第一阶段试验。该公司将利用这笔资金开发铅笔尖大小的设备,将药物输送到脑胶质瘤的部位,并刺穿阻碍脑脊液流动的囊肿。脑脊液是一种罕见的儿童疾病,被称为“丹迪-沃克综合征”。
“微型机器人”是一个包罗万象的术语,涵盖了从一微米(大约是人类头发宽度的百分之一)到几毫米大小的机器人。如果机器人非常小,小于一微米,它就是纳米机器人。尼尔森说,虽然说“微型机器人”听起来很酷,但这“更像是好莱坞式的术语”。
微型机器人可以由合成材料、生物材料(这些被称为生物机器人或生物机器人)或两者都组成(生物混合机器人)。它们中的许多,包括纳尔逊正在开发的那些,都是靠磁铁移动的。
但其他人可以自己行动。上周,来自塔夫茨大学和哈佛大学的一组研究人员报告说,他们已经把气管细胞变成了生物机器人。人类的气管内部有摆动的纤毛,用来捕捉微生物和碎片。但是这些研究人员鼓励气管细胞形成一个类器官,在外面有纤毛。根据它们的形状和纤毛覆盖范围,机器人可以走直线、转圈或摆动。令人惊讶的是,当研究人员在培养皿中生长的活神经元层上刮一根金属棒时,生物机器人就会聚集在这个区域,并引发新的神经元生长。塔夫茨大学的工程师迈克尔·莱文(Michael Levin)领导了这项研究,他在新闻发布会上说:“正常患者的气管细胞在不修改DNA的情况下,可以自己移动,并促进受损区域的神经元生长,这是令人着迷的,也是完全出乎意料的。”“我们现在正在研究愈合机制是如何工作的,并询问这些结构还能做什么。”
这些微型机器人的潜在用途是巨大的。“很多人都在考虑血管疾病,”尼尔森说。微型机器人可以通过注射和溶解大脑中的血块来治疗中风患者。或者它们可以加固大脑血管的薄弱环节,防止血管破裂。他们可以把毒品送到特定地点。还有一些更奇怪的应用。宾夕法尼亚大学的研究人员开发了一种机器人,他们希望有一天能取代你的牙刷。
其他团队正在研究模仿精子或由精子制造的机器人。研究人员已经开发出一种被称为IRONSperm的铁纳米颗粒覆盖的牛精子,这种精子可以在旋转磁场的帮助下游动;希望它们可以用于靶向药物输送。来自德国的一个研究小组正在研究微型机器人,通过将微弱游动的精子输送到卵子来帮助受精。它们的系统甚至会释放药物来分解鸡蛋的坚硬外壳。该小组最近还描述了微型机器人如何用于体外受精。在典型的体外受精过程中,卵子在体外受精,产生的胚胎被移植到子宫。这个过程经常失败。但如果微型机器人能将胚胎运送回输卵管或子宫内膜,胚胎就能在更自然的条件下发育,这可能会提高着床率。他们设想由磁场引导的微型机器人可以抓住或携带胚胎,释放胚胎,然后自然降解。

