北京理工大學科學家的一篇評論論文總結(jié)了智能生物混合微型和納米機器人在人類醫(yī)學應(yīng)用中的最新進展。
這篇于 2 月 10 日發(fā)表在《Cyborg and Bionic Systems》雜志上的新評論論文概述了如何設(shè)計和制造帶有活動部件的微型機器人來執(zhí)行諸如有效地將藥物輸送到身體組織等任務(wù)。
北京理工大學教授李金華解釋說：“這些生物混合微型和納米機器人正在智能藥物輸送領(lǐng)域廣泛研究，用于癌癥和其他疾病的精準治療。”
新興的微型機器人領(lǐng)域包括研究和開發(fā)用于實際應(yīng)用的微米級機器人。“這一新興研究領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注，尤其是在分子機器被選為 2016 年諾貝爾化學獎的主題之后，”研究作者說。他們審查的生物混合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，將活體組件運送到它們在人體中執(zhí)行任務(wù)的地方。
生物混合微型和納米機器人有望徹底改變醫(yī)學，因為它們可以遠程控制以執(zhí)行高精度的生化操作。除了癌癥治療之外，這些機器人還可以在其他小規(guī)模任務(wù)中發(fā)揮作用，例如細胞顯微手術(shù)、輔助受精和組織工程。“生物混合微型和納米機器人的應(yīng)用場景可以從目前專注的癌癥治療擴展到許多其他研究領(lǐng)域，”李說。
新發(fā)表的評論分析了各種生物混合機器人的潛在用途。它們的尺寸范圍從大約 1μm 到大約 20 μm，變化主要源于它們的成分。例如，在小型(納米)端，基于 DNA 的機器人可以輸送凝血劑凝血酶，以阻止血液流向癌細胞。在較大(微)端，基于精子的機器人可以輸送抗凝肝素來治療循環(huán)系統(tǒng)疾病。
該研究的作者將生物混合微型和納米機器人分為六個功能類別：基于白細胞;基于紅細胞的;基于微生物的;基于細胞膜的;基于 DNA/酶的;并以精子為基礎(chǔ)。例如，血小板微型機器人在血液中的循環(huán)時間很長，這使得它們能夠積聚并將藥物輸送到目標組織。由免疫細胞組成的白細胞微型機器人具有獨特的趨化導航到感染部位以遞送藥物的能力。
展望未來，該團隊設(shè)想將新的生物成分整合到生物混合機器人中。例如，當引入機器人時，一個挑戰(zhàn)是克服人類的免疫反應(yīng)。如果利用人體內(nèi)已經(jīng)存在的細菌來執(zhí)行治療任務(wù)，則可以減輕免疫反應(yīng)以及引入病原體的風險。
另一個挑戰(zhàn)是制造微型無生命載體的效率。未來的研究和開發(fā)可能會產(chǎn)生運輸生物部分的新方法，例如磁場或光;制造無生命部件的技術(shù)進步;以及增強的成像技術(shù)，例如 MRI 和磁粉成像。研究人員預計生物混合機器人將變得更加復雜和專業(yè)，以執(zhí)行復雜的醫(yī)療任務(wù)。
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