近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院等聯(lián)合開(kāi)發(fā)出仿水熊蟲(chóng)醫(yī)用微納機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)在靜脈血高速流環(huán)境中可控運(yùn)動(dòng)及靶向駐停，相關(guān)成果以《可在血管中靶向駐停的仿水熊蟲(chóng)醫(yī)用微納機(jī)器人》（Bioinspired claw-engaged and biolubricated swimming microrobots creating active retention in blood vessels）為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。同時(shí)，《自然》（Nature）雜志以《仿水熊蟲(chóng)爪形結(jié)構(gòu)為游動(dòng)微納米機(jī)器人提供抓地力》（Claws like a tardigrade’s give swimming microrobots a grip）為題將該成果作為研究亮點(diǎn)（Research highlight）進(jìn)行報(bào)道。
微納機(jī)器人憑借其體積小、質(zhì)量輕、推重比大等特點(diǎn)，在藥物靶向遞送領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。然而，多年來(lái)卻因面臨如何實(shí)現(xiàn)在血液高流速環(huán)境下高效驅(qū)動(dòng)、如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放等挑戰(zhàn)而無(wú)法在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用。
針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種仿水熊蟲(chóng)醫(yī)用微納機(jī)器人，可以讓機(jī)器人“跑得更快”，其模仿緩步動(dòng)物水熊蟲(chóng)利用爪子在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì)了爪形表面結(jié)構(gòu)，以提高微納機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)了讓直徑20微米的機(jī)器人可在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運(yùn)動(dòng)。為讓機(jī)器人“停得住”，團(tuán)隊(duì)通過(guò)多磁場(chǎng)復(fù)合調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了微納機(jī)器人在生物組織表面可控駐停及藥物靶向釋放，駐停時(shí)間大于36小時(shí)。該研究可顯著提高藥物靶向遞送效率，為惡性腫瘤精準(zhǔn)治療提供新思路。
仿水熊蟲(chóng)醫(yī)用微納機(jī)器人工作原理
哈工大為論文第一單位。機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李天龍教授、博士研究生于世民，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院孫備教授、李軼副研究員為共同第一作者。機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳志光教授、趙杰教授為論文共同通訊作者。機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任玉坤教授、潘昀路教授、格拉頓教授，博士研究生王鑫龍、宋春磊、張展翔為論文共同作者。該研究工作得到張廣玉教授的指導(dǎo)和大力支持。
該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、哈工大醫(yī)工理交叉基金等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg4501
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
