幾十年來(lái)，工程師們一直在努力打造能夠在人體內(nèi)部運(yùn)送藥物或進(jìn)行手術(shù)的醫(yī)療機(jī)器人——這在1966年的科幻電影《奇異之旅》中并沒(méi)有多么神奇?，F(xiàn)在，通過(guò)對(duì)磁信號(hào)的響應(yīng)，科學(xué)家已經(jīng)能夠操縱螺旋藻——一種微小的植物和食物補(bǔ)充劑——從人體中穿過(guò)。
這種生物混合機(jī)器人有朝一日可以將藥物運(yùn)送到身體的特定部位，從而減少副作用。更有甚者，這種機(jī)器人以及它的磁場(chǎng)似乎可以殺死癌細(xì)胞。
作為一種海藻，螺旋藻看起來(lái)就像一個(gè)微小的螺旋狀彈簧。在微觀層面，研究人員一直在嘗試用桿、管、球，甚至不比細(xì)胞大的籠子制造機(jī)器人，并取得了不同程度的成功。
在這些微型設(shè)備上安裝有足夠動(dòng)力的電源是一項(xiàng)相當(dāng)具有難度的挑戰(zhàn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)潛在的燃料對(duì)人類都是有害的。另一個(gè)問(wèn)題是，為這種微型機(jī)器人在身體的蛋白質(zhì)和其他分子迷宮中導(dǎo)航，需要一種控制其運(yùn)動(dòng)并觀察其位置的方法。
因此，中國(guó)香港中文大學(xué)的材料科學(xué)家張力(音譯)就把目光轉(zhuǎn)向了磁性和生物有機(jī)體。在身體外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以穿透活體組織而不對(duì)其產(chǎn)生傷害，從而使得研究人員能夠在體內(nèi)移動(dòng)磁化的物體。
為了最大限度地提高移動(dòng)性，能夠快速旋轉(zhuǎn)的螺旋體無(wú)疑是最好的。也就是說(shuō)加入螺旋藻?！澳隳茉谧匀唤缰姓业竭@樣一個(gè)方便的結(jié)構(gòu)并且表現(xiàn)得非常好，這是很讓人驚訝的。”并未參與該項(xiàng)研究的Peer?Fischer說(shuō)。他是德國(guó)斯圖加特市馬克斯?普朗克學(xué)會(huì)智能系統(tǒng)研究所的物理化學(xué)家。
幾年前，張力和他的同事曾把海藻作為一種合成微機(jī)器人的靈感來(lái)源，并在某種程度上起到了作用。這一次，科學(xué)家們決定使用海藻本身。
他們需要一種方法追蹤在人體內(nèi)的機(jī)器人，而海藻則能夠產(chǎn)生一種熒光。研究人員于是尋思，他們是否可以通過(guò)檢測(cè)這種熒光追蹤機(jī)器人在身體表面附近的軌跡，然后使用一種常用的被稱為核磁共振(NMR)的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，在身體的更深處追蹤它。NMR通過(guò)檢測(cè)在成像前提供給病人的磁性粒子來(lái)工作。
研究人員開發(fā)了一種一步合成法來(lái)磁化海藻——用氧化鐵納米顆粒包裹了數(shù)百萬(wàn)個(gè)螺旋藻。較長(zhǎng)的浸出時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)更多的控制，但是較短的浸出時(shí)間卻使研究人員能夠更容易地檢測(cè)到熒光。當(dāng)機(jī)器人對(duì)于這種方法來(lái)說(shuō)因太深而無(wú)法操作時(shí)，NMR仍然可以跟隨機(jī)器人的路線，這是緣于后者的涂層。研究人員11月22日在《Science Robotics》雜志上報(bào)告了這一研究成果。通過(guò)NMR，研究人員觀察到，在磁場(chǎng)引導(dǎo)下，微型機(jī)器人在老鼠的胃里聚集。
美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校納米工程師Joseph?Wang說(shuō)：“這是一個(gè)進(jìn)步，你可以在身體內(nèi)追蹤這些游泳者?！彼陂_發(fā)一種不同的醫(yī)療微機(jī)器人?！八哂猩锵嗳菪院偷统杀??！?/span>
生物相容性是一個(gè)非常重要的特性。微型機(jī)器人會(huì)在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)降解，這取決于其涂層的厚度;但它不會(huì)損害大多數(shù)細(xì)胞。唯一的例外是癌細(xì)胞——在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞，大約有90%在暴露于螺旋藻中48小時(shí)后被殺死了。進(jìn)一步的測(cè)試表明，螺旋藻會(huì)產(chǎn)生一種僅對(duì)癌細(xì)胞有毒性的化合物?！皻⑺滥[瘤細(xì)胞的行為似乎是一個(gè)有趣的、意想不到的特征?！盕ischer說(shuō)。
但是對(duì)于全世界現(xiàn)有的6支正在開發(fā)這種微型機(jī)器人的研究團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。例如，張力的團(tuán)隊(duì)仍然需要證明他們的微機(jī)器人可以攜帶貨物——例如在螺旋體中附著的藥物，并且能夠比服用或注射更有效地傳遞這些藥物。
“它還沒(méi)有準(zhǔn)備好供醫(yī)生使用?！盬ang說(shuō)，但他認(rèn)為再過(guò)10年，這項(xiàng)技術(shù)可能就已經(jīng)準(zhǔn)備好了?！懊總€(gè)人都想實(shí)現(xiàn)這個(gè)奇妙的旅程。
