微型機器人“定點送藥”實現靶向治療
科技日報北京11月13日電（記者張夢然）醫學界長期以來一直致力于開發能精準地“定點送藥”的微型機器人技術，以實現靶向治療。現在，瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究團隊研發出一種微型機器人，它能在血管中“逆流而上”精確導航。動物實驗中，團隊在豬體內和綿羊的腦脊液中驗證了系統的有效性，這為未來治療神經系統等多種疾病提供了新思路。相關成果發表于新一期《科學》雜志。
微型機器人。圖片來源：瑞士蘇黎世聯邦理工學院 全球每年有約1200萬人因中風而遭受健康威脅，其中許多人因此死亡或留下永久性損傷。目前治療中風的主要方法是使用溶栓藥物來溶解阻塞血管的血栓。然而，為確保足夠劑量到達病灶，往往需要大劑量給藥，這可能導致嚴重的副作用。
鑒于此，團隊研發了一種微型機器人，它實際上是一種球形膠囊，由可溶性凝膠外殼構成，內部嵌入了氧化鐵納米顆粒，使其具備磁性，從而能通過外部磁場進行操控和引導。由于人腦血管極為細小，如何在如此微小的結構中集成足夠的磁性材料成為一個技術難點。
此外，膠囊還需具備在X射線下可見的特性。團隊選用了高密度的鉭納米顆粒作為造影劑，但其重量較大，增加了控制難度。將磁性響應、成像可見性與精確操控能力集于一體，需要材料科學與機器人工程的高度協同，研究團隊歷經多年努力才最終實現這一目標。
團隊還開發了一套模塊化電磁導航系統，融合了3種不同的磁導航策略：利用旋轉磁場使膠囊沿血管壁滾動，實現高精度移動；通過磁場梯度引導，實現定向輸送，甚至可“逆流”行進，應對最高達每秒20厘米的血流速度；當遇到血管分叉等復雜結構時，采用流入導航策略，利用指向血管壁的磁梯度將膠囊引入目標分支。
這3種策略的結合，使微型機器人能夠在多種血流條件和解剖結構中穩定運行，在超過95%的測試案例中成功將藥物送達指定位置。
在模型和動物實驗中，團隊證實該微型機器人不僅能被精準引導，還能夠攜帶治療所需的藥物，如溶栓劑、抗生素或抗癌藥物，在到達目標位置后釋放。藥物的釋放機制依賴于高頻磁場加熱內部的磁性納米顆粒，使凝膠外殼溶解，從而釋放有效成分。
未來，該微型機器人平臺可拓展至局部感染、腫瘤等疾病的靶向治療。
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