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現(xiàn)代醫(yī)療科技經(jīng)過百年發(fā)展，人們對于癌癥依舊談之色變。盡管科技發(fā)展讓癌癥患者存活率大幅提高，但是對于中晚期患者來說往往只能痛苦著面臨死亡。

根據(jù)WHO國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的數(shù)據(jù)顯示，中國2020年新發(fā)癌癥病例約457萬，死亡病例大約300萬。國內(nèi)癌癥發(fā)病率和死亡率依舊在持續(xù)上升，這些癌癥患者不僅影響自己生命健康更是讓自己家庭返貧。

盡管癌癥預(yù)防是解決癌癥最好措施，但是隨著工業(yè)化競爭環(huán)境污染以及飲食習(xí)慣改變，預(yù)防效果往往不佳。那么就需要改進(jìn)治療手段，目前癌癥治療手段主要包括手術(shù)治療、放療和藥物治療（化療）三部分，目前由于我國醫(yī)療體制和醫(yī)療水平的限制，化療仍占據(jù)最大份額。

化療是一個(gè)非常奇特治療方式，猶如七傷拳，殺敵一千自損八百。有不少患者并非死于癌癥本身，而是死于化療帶來相關(guān)并發(fā)癥。

對于化療副作用如此之大，現(xiàn)代醫(yī)療開始考慮精準(zhǔn)化療，但是效果不佳，尤其是對于晚期癌癥患者。

面對癌癥最常規(guī)治療方式---化療帶來的副作用，國產(chǎn)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開始著手解決這個(gè)棘手問題。中科大吳東教授、李家文副教授和香港中文大學(xué)張立教授通過在pH響應(yīng)型水凝膠中編碼不同的膨脹速率而構(gòu)建了一種環(huán)境適應(yīng)型變形微機(jī)器人(SMMRs)，讓微型機(jī)器人直接向癌細(xì)胞輸送藥物從而減輕藥物帶來副作用。

“魚形”微機(jī)器人

微機(jī)器人在科學(xué)領(lǐng)域早已不是什么重大新聞。很早之前已有團(tuán)隊(duì)研發(fā)出微型（小于100µm）機(jī)器人，可以操縱微小物體，但大多數(shù)機(jī)器人無法改變形狀以執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，如釋放藥物。一些小組制作了4D打印對象（3D打印設(shè)備，可根據(jù)特定刺激改變形狀），但它們通常只執(zhí)行簡單的動(dòng)作，而且它們的運(yùn)動(dòng)無法遠(yuǎn)程控制。

以往微機(jī)器人本身不足導(dǎo)致其在化療領(lǐng)域并沒有實(shí)際用途。直到吳東教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出“魚形”微機(jī)器人才將運(yùn)輸化療藥物成為可能。

研究人員使用pH響應(yīng)水凝膠將4D微機(jī)器人打印成魚、螃蟹或蝴蝶的形狀。通過調(diào)整形狀某些區(qū)域的印刷密度，例如螃蟹爪子的邊緣或蝴蝶的翅膀，研究小組編碼了pH響應(yīng)形狀變形。然后，他們將微機(jī)器人置于氧化鐵納米顆粒懸浮液中，使其具有磁性。

當(dāng)微機(jī)器人與磁性推進(jìn)相結(jié)合后，該變形微蟹(SMMC)能夠?qū)崿F(xiàn)靶向微粒遞送，即通過張開或關(guān)閉爪子來抓取、運(yùn)輸和釋放微粒。

作為概念驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種形狀可變形的“魚形”微機(jī)器人(SMMF)，其“嘴巴”會(huì)在磷酸鹽緩沖液(PBS, pH為7.4)中關(guān)閉以實(shí)現(xiàn)藥物封裝，而會(huì)在微酸性溶液(pH<7)中打開以釋放藥物。

當(dāng)“魚形”微機(jī)器人有了磁性之后，可以通過體外磁鐵控制“魚形”微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，將其引導(dǎo)至癌細(xì)胞處，并通過控制癌細(xì)胞的pH值變化觸發(fā)“魚形”微機(jī)器人張口并釋放化療藥物，從而實(shí)現(xiàn)靶向精準(zhǔn)治療。