微型机器人通过“定点送药”进行针对性治疗

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科技日报北京11月13日电（张门兰记者）医学界多年来一直在致力于开发能够“精确定位给药”以实现靶向治疗的微型机器人技术。现在，苏黎世瑞士联邦理工学院的一个研究小组开发出了一种可以在血管上游精确移动的微型机器人。研究小组利用猪和羊的脑脊液在动物实验中验证了该系统的有效性，为未来治疗包括神经系统疾病在内的多种疾病提供了新思路。相关成果发表在最新一期的《Science》杂志上。每年，全世界约有 1200 万人面临中风的健康威胁，其中许多人死亡或留下永久性损伤ge。目前治疗中风的主要方法是使用溶栓药物来溶解堵塞血管的血栓。然而，通常需要大剂量才能确保足够的递送至病变部位，这可能会导致严重的副作用。考虑到这一点，研究团队开发了一种微型机器人。它实际上是一种由可溶性凝胶壳制成的球形胶囊，内部嵌入氧化铁纳米颗粒，具有磁性，可以通过外部磁场进行操纵和引导。人脑的血管非常小，因此在技术上很难在如此小的结构中融入足够的磁性材料。此外，胶囊必须具有 X 射线可见的特性。研究人员选择致密的钽纳米颗粒作为造影剂，但它们的重量使它们更难以控制。集成磁响应、图像可见性和精确控制能力需要材料科学界之间的高级协作nce 和机器人技术。研究团队经过多年的努力，终于实现了这一目标。该团队还开发了一种模块化电磁导航系统，集成了三种不同的磁导航策略。一种利用旋转磁场使胶囊沿血管壁旋转，实现高精度运动。它利用磁场梯度引导实现定向输送，支持高达每秒 20 厘米的血流速度。您还可以“向后”移动以到达您想去的地方。当遇到复杂的结构（例如血管分支）时，使用输入导航策略，该策略使用朝向血管壁的磁梯度来引导胶囊朝向目标分支。通过结合这三种策略，微型机器人在各种血流条件和解剖结构下都能稳定运行，并在超过 95% 的测试案例中成功地将药物输送到指定位置。使用动物模型通过实验，研究团队证实，微型机器人不仅可以精确引导自身，还可以携带治疗所需的药物，如溶栓剂、抗生素和抗癌药物，并在到达目标位置后释放。药物释放机制是基于高频磁场加热纳米颗粒内部磁性颗粒并溶解凝胶壳，从而释放活性成分。未来，这个微型机器人平台可以扩展到针对局部感染、肿瘤和其他疾病的特定治疗。