醫(yī)學(xué)正朝著微創(chuàng)手術(shù)的方向發(fā)展。這樣以患者為導(dǎo)向的發(fā)展是非常重要的，例如可以縮短住院時(shí)間并降低感染和并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。就這點(diǎn)而言，微型機(jī)器人是一種非常有前途的醫(yī)療工具，因?yàn)樗鼈冇锌赡艿竭_(dá)難以進(jìn)入的組織和部位，并且有著諸如成像、靶向治療以及組織工程的廣泛應(yīng)用。然而，生物醫(yī)學(xué)工具的小型化帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)：動(dòng)作的精確性，運(yùn)動(dòng)的控制程度，以及安全性。
人類經(jīng)常向大自然尋求科學(xué)難題的答案。大自然的啟發(fā)讓人類完成了我們當(dāng)今所擁有的大量技術(shù)與建筑。目前存在于自然界中的生物已經(jīng)通過(guò)進(jìn)化獲得了必要的屬性，如粘附性，生物降解性，趨磁性，以及疏水性/親水性。
會(huì)游泳的微生物是非常有用的生物醫(yī)學(xué)工具，因?yàn)樗鼈儞碛谢谏锿七M(jìn)和傳感的自驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和可控的轉(zhuǎn)向特性。到現(xiàn)在為止，大多數(shù)（趨磁的）細(xì)菌已被研究過(guò)了，但是它們不一定能為我們所用，并且缺乏生物相容性的測(cè)試。此外，細(xì)菌需要特殊的培養(yǎng)基條件來(lái)維持它們的穩(wěn)定性，這可能會(huì)限制其生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。
一種可能代替細(xì)菌作為微型機(jī)器裝置的是微藻，例如很容易培養(yǎng)的萊茵衣藻。然而，這些快速移動(dòng)的細(xì)胞不是磁性的，因而在人體中不可操縱。在之前的研究中，人們可以通過(guò)將磁性納米晶附在微藻上將其磁化。這種方法的缺點(diǎn)是納米晶妨礙了細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，從而阻止藥物在它們上面附著。
為此，一組科學(xué)家證明了微藻能夠通過(guò)簡(jiǎn)單地被注入磁性元素——稀土元素鋱來(lái)獲得趨磁行為。一旦藻類含有鋱離子，它們就能展現(xiàn)出超順磁性行為，磁矩與趨磁細(xì)菌相當(dāng)。這些磁化的微藻可以沿著施加的磁場(chǎng)方向排列，磁場(chǎng)可引導(dǎo)它們定向的移動(dòng)。人和鼠細(xì)胞的生物相容性測(cè)試表明，這些磁化的微藻是無(wú)害的，可以用作生物混合的微型機(jī)器人。此外，由于注入的鋱是冷發(fā)光的，于是這些微藻在人體內(nèi)很容易被追蹤。
“這些研究為生產(chǎn)生物相容的、可操縱的、快速移動(dòng)的磁性微生物來(lái)滿足藥物運(yùn)輸或回收提供了一種新的替代途徑”，Giulia Santomauro總結(jié)道。因?yàn)檫@些微藻內(nèi)部可以積累鋱，它們也可用于稀土或其它金屬的環(huán)境修復(fù)，累積的金屬能夠回收利用。科學(xué)家們希望可以利用微藻在藥物運(yùn)輸和傳遞以及回收方面作出貢獻(xiàn)。
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