在未來，許多疾病可能會通過微小的機器人在血液中游走、輸送藥物等來治療。這類醫療機器的最新試驗來自于馬克斯·普朗克研究所的研究人員，他們從白血球中獲得靈感，設計出了一種新的微型機器人，可以在血液中“逆流而上”移動。

一、可在血液中“逆行”的醫療機器人

這種機器人本質上是玻璃微粒，寬度不到八微米。一半是涂有一層鎳和金的薄膜，另一半則是攜帶藥物有效載荷。在這個測試中，有效載荷是抗癌分子以及識別癌細胞的抗體。新的機器人并不像其他微型機器人那樣在血液中游動，而是通過沿著血管壁滾動的方式移動，很像白細胞一樣。這種運動的方向可以通過磁場從體外控制。當接通電源后，金屬涂層的一側會將球體拉向該方向。

研究人員在實驗室里的模擬血管中進行了測試，發現磁力足夠強大，可以逆流拖動機器人。當關閉后，機器人只是隨著血液流動，可能會讓科學家們精確地控制機器在身體的哪個部位移動。

“利用磁場，我們的微型機器人可以通過模擬的血管向上游游動，由于強大的血流和密集的細胞環境，這是很有挑戰性的。”該研究的主要作者Yunus Alapan說。“目前的微型機器人都無法承受這種血流。此外，我們的機器人可以自主識別‘感興趣’的細胞，如癌細胞等。它們能做到這一點，這要歸功于它們表面涂有一層細胞特異性抗體。然后，它們可以在移動時釋放藥物分子。”

在這些測試中，該團隊對機器人的速度進行了計算，發現其速度高達600微米/秒。這使得它們成為這種規模的磁力微型機器人中速度最快的。研究人員表示，“成群”的微型機器人將能夠在人體中發揮作用。這是因為單個機器人太小，用大多數的成像技術都無法看到，也無法獨自攜帶足夠的藥物。

二、真正實現微創靶向治療

雖然要讓它們達到這個階段還有很多工作要做，但該團隊希望這項技術能夠實現對一系列疾病的非侵入性精準治療。由生物或合成電機驅動的移動微機器人因其主動推進和可駕駛性而有望成為下一代動力（例如目標主動貨物交付）和人體微操作應用的候選者。醫療微機器人領域在過去十年中取得了顯著的進步。它們在人體內的應用主要限于表面組織（例如，眼睛內部），進入路線為相對容易的位置（如胃腸道和圍腸腔），以及停滯或低速流體環境。微創管理和醫療微機器人的部署，以組織在人體內部的較深層位置，具有大量流體流動（例如循環/血管系統），仍然是對其未來在體內醫療應用中產生高影響力的重大挑戰。

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循環系統是身體的天然流體運輸網絡，到達所有器官和最深的組織。盡管循環系統是進入目標疾病位置的理想途徑，但血管內的惡劣物理條件（例如血流、密集擁擠的異質流體環境）會損害微機器人的運動，尤其是那些尺寸小于10μm的機器人。另一方面，白細胞的表面運動，在血管壁上，是血液中唯一的移動細胞，通過邊緣到血管壁，無細胞層，與血管中相比，流動速度降低。因此，白細胞的血管壁表面運動可以在表面爬行或滾動微機器人中模擬，從而有效地推進血液流動。

移動微機器人為人體內難以接近的區域的微創靶向醫療應用提供了巨大的前景。循環系統是航行的理想路徑；然而，血流會削弱微機器人的推進，尤其是那些總尺寸小于10微米的機器人。此外，需要針對細胞和組織進行靶向，以便有效識別病點，并在動態流動條件下長期保存微機器人。

據介紹，該微機器人直徑為±3.0和+7.8微米，可用于靶向藥物輸送到特定細胞和血流內受控導航。白細胞啟發的球形微輥由磁響應的Janus微粒組成，用于針對癌細胞（抗HER2）和光可抗癌藥物分子的抗體。微輥的磁推進和轉向使平移運動速度高達每秒600微米，約為每秒76個車身長度。通過對細胞單層的微輥的主動推進和轉向，證明了癌細胞在異質細胞群中的目標。多功能微輥在平面和內皮微通道上針對生理相關的血流推進。此外，微輥產生足夠的上游推進，在生理相關的血流中定位在傾斜的三維表面上。多功能微輥平臺也為循環系統中的體內控制推進、導航和定向主動貨物交付提供了一種生物啟發的方法。