近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室、哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院等聯(lián)合開發(fā)出仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人，可實現(xiàn)在靜脈血高速流環(huán)境中可控運動及靶向駐停，相關(guān)成果以《可在血管中靶向駐停的仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人》（Bioinspired claw-engaged and biolubricated swimming microrobotscreating active retention in blood vessels）為題，發(fā)表在《科學(xué)進展》（Science Advances）上。同時，《自然》（Nature）雜志以《仿水熊蟲爪形結(jié)構(gòu)為游動微納米機器人提供抓地力》（Claws like a tardigrade’s give swimming microrobots a grip）為題將該成果作為研究亮點（Research highlight）進行報道。
微納機器人憑借其體積小、質(zhì)量輕、推重比大等特點，在藥物靶向遞送領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。然而，多年來卻因面臨如何實現(xiàn)在血液高流速環(huán)境下高效驅(qū)動、如何實現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放等挑戰(zhàn)而無法在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用。
針對上述問題，研究團隊設(shè)計了一種仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人，可以讓機器人“跑得更快”，其模仿緩步動物水熊蟲利用爪子在動態(tài)環(huán)境中的運動方式設(shè)計了爪形表面結(jié)構(gòu)，以提高微納機器人的驅(qū)動效率，實現(xiàn)了讓直徑20微米的機器人可在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運動。為讓機器人“停得住”，團隊通過多磁場復(fù)合調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了微納機器人在生物組織表面可控駐停及藥物靶向釋放，駐停時間大于36小時。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。
仿水熊蟲醫(yī)用微納機器人工作原理
哈工大為論文第一單位。機器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室李天龍教授、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。機器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室吳志光教授、趙杰教授為論文共同通訊作者。機器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室任玉坤教授、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。
該研究獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、哈工大醫(yī)工理交叉基金等項目資助。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg4501
《自然》研究亮點報道鏈接：https://www.nature.com/articles/d41586-023-01541-9
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