北理工團隊總結生物雜化微奈米機器人新進展，有望徹底改變醫學

現如今，微型機器人早已不是科幻中的想象。

每一種新科技的出現，似乎都包含著無限可能。

2月10日，來自

北京理工大學的李金華教授團隊

總結了

智慧生物雜化微奈米機器人在人類醫學應用中的最新進展

。該篇論文發表在

《Cyborg and Bionic Systems》

期刊上，

概述瞭如何設計和製造帶有活體部件的微型機器人來有效地將藥物輸送到身體組織。

新興的微型機器人領域

包括

研究和開發用於實際應用的微奈米尺度機器人

。“這一新興研究領域受到了越來越多的關注，尤其是在分子機器被選為 2016 年諾貝爾化學獎的主題之後，”李金華教授說。他們評述的生物雜化微型機器人

既有生物成分，也有非生物成分

。通常，人工載體會游泳或爬行，可以將活體元件運送到它們在人體中執行任務的地方。李金華教授還表示：“

這些生物雜化微奈米機器人正在智慧藥物輸送領域受到廣泛研究，未來可以用於癌症和其他疾病的精準治療。

”

▍遊動在身體裡的“醫生們”——生物雜化機器人

▍

它們可以具有

▍

，例如靶向藥物輸送、單細胞操作和細胞顯微外科手術。

在論文中，研發團隊

生物雜化微奈米機器人是由生物元件和人造元件組成的整合微型機器。

：基於白細胞的；基於紅細胞的；基於微生物的；基於細胞膜的；基於DNA/酶的和基於精子的。

各種生物雜化微奈米機器人的總結

例如，

板載驅動、感測、控制和執行多種醫療任務的優勢

在血液中的迴圈時間很長，這使得它們能夠

將生物雜化微奈米機器人分為六個功能類別

全血中磁導航、超聲驅動的 RBC 微型馬達的示意圖

由免疫細胞組成的

血小板微型機器人

具有

積聚並將藥物輸送到目標組織。

（a）用於主動腫瘤治療的基於巨噬細胞的生物雜化微型機器人

（b）雙響應中性粒細胞微型機器人對惡性神經膠質瘤的主動給藥

研發團隊還分析了

白細胞微型機器人

。它們的尺寸範圍從大約 1 μm 到大約 20 μm，變化主要源於它們的成分。例如，在亞微米（奈米）端，

獨特的趨化導航到感染部位以遞送藥物的能力。

用於執行醫療任務的雜化 RBC-PL 微型機器人

在較大尺寸（微米）端，

各種生物雜化微型機器人的潛在用途

精子鞭毛驅動的微型雜化機器人

基於 DNA 的奈米機器人用於將凝血酶輸送到腫瘤相關血管，旨在透過誘導血管內血栓形成來抑制腫瘤生長。

科研人員已經開發出

基於精子的微型機器人可以輸送抗凝肝素來治療迴圈系統疾病。

，給治療

▍精準“送”藥！——精子驅動微電機

帶來了希望。當這種生物雜化精子機器人撞擊腫瘤壁時，它們能夠

▍

。精子機器人還能夠逆著血流主動遊動（趨流性），並

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。

用於定向 DOX 遞送的精子機器人

現階段的研究主要集中在體外實驗上，複雜的生理環境帶來了巨大的挑戰。通常，需要延長在血管中的迴圈時間，逃避吞噬細胞的吞噬作用，增加在靶點的停留時間，以大大提高載藥微奈米機器人的治療效果。

精子驅動的微馬達作為靶向藥物輸送系統

研發團隊表示，

女性生殖道疾病

，因為它們可以遠端控制以執行高精度的生化操作。除了癌症治療之外，這些微型機器人的應用場景還包括細胞顯微手術、基因轉染、細胞分選、輔助受精和原位組織工程。

儘管具有各種功能的生物雜化微奈米機器人正在快速發展中，但大多數設計用於藥物遞送目的的生物雜化微奈米機器人仍處於起步階段。要實現商業化和臨床應用，還有很長的路要走。李金華教授呼籲該領域的研究人員共同努力，嘗試對生物雜化微奈米機器人進行更多的體內研究。

論文地址：

https：//doi。org/10。34133/2022/9824057

作者|Robospeak