科学媒介中心|抗癌黑科技——微型机器人

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（图源：livescience.com）

王雷编译

近日，德国马普研究所的尤努斯·阿拉潘（Yunus Alapan）等研究人员研发了一款可携带药物在血管中“自由移动”的微型抗癌机器人，该研究发表于《科学机器人》期刊，文章题目为“Multifunctional surface microrollers for targeted cargo delivery in physiological blood flow” 。

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“自由移动”的微型抗癌机器人
微型抗癌机器人的灵感来自于人体中的白细胞，白细胞是唯一能够沿着血管内壁移动的细胞，而且能够识别和清除受损或被感染的组织。研究人员根据白细胞的特性，设计出一款可以沿着细胞壁移动、可以识别出特定癌症细胞的微型机器人。与人类红细胞（直径约8微米）相比，该微型机器人的直径（3～7.8微米）更小，可以携带抗癌药物分子和目标抗体进入癌症病人的血管，发现癌细胞后释放药物，达到靶向治疗的效果。此外，该微型机器人可以沿着血管内壁移动，速度可达每秒600微米。

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微型抗癌机器人可以在血管中“自由移动”
微型机器人是如何设计完成的呢？首先，研究人员利用纳米级别的玻璃微粒，设计了一个球形的微型机器人，直径在3～7.8微米之间。随后，研究人员在该机器人的外表面涂上不同材料（一半涂有镍和金合成的磁性纳米材料，另一半涂有抗癌药物分子和目标抗体），使该机器人可以利用磁力获得推进力，能够精准定位癌细胞并投放药物。其中，抗癌药物分子的释放是通过365nm的紫外线照射30秒触发的。

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【科学媒介中心|抗癌黑科技——微型机器人】
微型抗癌机器人的靶向结合和紫外线触发的药物释放
为了测试该微型机器人的性能，研究人员将其放入一种用人体内皮细胞合成的模拟血管中，并在血管中注入老鼠的CD1血液。研究人员分别测试了微型机器人在血液静止和流动状态下的移动情况，结果显示，该机器人能在血管中自由移动，且在血液流动时可以逆血液流动方向移动。

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新型医疗机器人的研发历史
在医学范畴上，微型机器人是一种具有新颖特性的分子，也称“分子机器” ，可以在人体内“执行任务” 。目前，科学家已经通过纳米或分子级别成分，来设计和建造各种新型医疗机器人，大小在0.1~10微米之间。最早的“分子机器”诞生于1983年，法国科学家让-皮埃尔·索维奇（Jean-Pierre Sauvage）成功将两个环状分子连接成链，形成索烃。1991年，英国科学家J.弗雷泽·斯托达特（J. Fraser Stoddart）研发出轮烷。随后，他以轮烷为基础，设计出分子“起重机”、分子“肌肉”以及分子计算芯片。1999年，荷兰科学家伯纳德·L·费林加（Bernard L. Feringa）研发出分子马达，并利用分子马达设计出一辆“纳米车” 。以上三位科学家设计出很多分子级零件，推动了微型机器人领域的发展。 2016年，因他们在“设计分子机器”方面的卓越贡献，被授予诺贝尔化学奖。