福祉科创|原创 看不见的“电子医生”
【福祉科创|原创 看不见的“电子医生”】前言
当你突然感到不适的时候 ， 现在的你是不是会马上去找一些药物 ， 或是去向医生寻求帮助 。 又或者你清楚地知道 ， 人体免疫力是最根本的“防火墙” 。 但你是否想过 ， 未来有些看不见的小助手可以一直陪伴你、守护你 ， 运用科技来增强你的免疫力 。
纳米机器人是机器人工程学的一种新兴科技 ， 是对纳米级物体进行操作的机器 。 正如视频中所讲 ， 纳米机器人的最终目的是为了增强我们人类自身 。 2015年 ， 谷歌技术总监雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）也曾提出“人类的免疫系统将由纳米机器人进行接管”的观点 。 他们就像一个个监测员 ， 伴随着细胞或者与细胞融合 ， 绕着血液流走 ， 更仔细、更长时间地勘察身体的方方面面 ， 时刻尝试对病毒的监测并与之对抗 。 就比如我们都知道硒是有毒物质 ， 对人体有害 ， 但是利用纳米机器人精准控制剂量和靶向 ， 就可以定向清除病变细胞 。
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运用纳米机器人（MNRs）进行药物输送或手术 ， 提高对特定细胞或组织的治疗安全性和有效性是一个非常有意义的新领域 。 如上图中所示 ， 纳米结构的发展及其在生物医学中的应用 ， 包括纳米锥、纳米引擎、三维运动纳米机器以及受生物启发的微型生物、纳米鱼和纳米火箭 。 由于良好的体外和临床前结果 ， MNRs正越来越多地被用于个性化和精确的治疗诊断、传感、药物递送和手术 ， 具有广泛的应用前景 ， 同时也面临着很多挑战 。
近来 ， Science Robotics杂志也持续关注纳米机器人技术的前沿研究并发表了最新成果 ， 最近刊载的两项研究也提出了很有趣的驱动方式 。
“自由移动”的微型抗癌机器人
德国马普研究所的研究人员受白细胞启发 ， 基于纳米级别的玻璃微粒 ， 设计了一个球形的微型机器人microrollers ， 直径仅3～7.8微米 。 在microrollers外表面覆有不同材料：一半是镍和金合成的磁性纳米材料 ， 使microrollers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；另一半则是抗癌药物分子和目标抗体 ， 通过365nm的紫外线照射30秒触发抗癌药物分子的释放 。 经过实验证明 ， 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 ， 其速度可达每秒600微米 。
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天然血小板化身机器人
天然细胞作为药物载体具有生物相容性好、免疫原性小、循环时间长、结合特异性强等优于合成递送载体的优点 。 如果能将细胞从被动的状态转化成具有自主运动能力的细胞马达平台 ， 会大大提高细胞负载平台的靶向治疗效率 ， 减少可能产生的副作用 。 最新的研究中利用不对称尿素酶修饰得到的血小板马达 ， 从尿素燃料中获得有效的驱动力 ， 这种方法不依赖外部能量场或自驱动马达 ， 是完全生物相容的；同时实证明血小板马达在尿素溶液中的有效运动能提高细胞马达与肿癌细胞或细菌的结合效率 ， 从而增强细胞马达的靶向治疗效果 。
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展望
我们不难发现 ， 纳米机器人具有优异的性能和广泛的应用潜力 ， 未来也会有更多的研究关注如何提高纳米机器人的性能、生物兼容性及其在生物和医学领域的应用 ， 并推动纳米机器人技术的发展 。 我们坚信 ， 纳米机器人将取得更为巨大和令人振奋的成就 。
[1] bilibili
[2] Intelligent Micro-/Nanorobots as Drug and Cell Carrier Devices for Biomedical
Therapeutic Advancement: Promising Development Opportunities and Translational
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