国内外首次研制出多款微纳机器人 正游向医疗领域广阔的蓝海

在国内外，首次研制的多款微纳机器人已经惊艳亮相。这些机器人凭借自主推进技术，能够穿越众多生物屏障，将药物精准送达眼球深处或脑组织隐秘部位，为解决青光眼、癫痫、脑胶质细胞瘤、中风偏瘫等医学难题带来了希望。这些在以前看似神话的场景，如今正逐步变为现实。

这些卓越的成果来自于哈尔滨工业大学微纳米技术研究中心的贺强教授及其团队骨干成员吴志光教授等人。他们的科研项目成果已经被《科学机器人》、《德国应用化学》等超过20家国际权威期刊报道，影响因子高达27.4分，从而确立了我国科学家在医用纳米机器人领域的全球领先地位。

与传统药物递送方式相比，如打针、吃药、静点等，这些微型机器人的递送效率更高，毒副反应更小。据相关统计，常规药物递送方式在30年后的今天，仍有大量药物在到达目标部位前就已丢失。构建新型主动药物运输渠道成为了学术界的热点和关注的焦点。

灵感来源于一部描述医学科学家冒险治疗的国外电影《奇幻旅程》，人们开始梦想创造一种微型纳米机器人，能够在体内自由游动并精准抵达病变部位。从2004年开始，已经出现了多种基于化学和外物理场驱动的游动微纳米机器人。人体内环境的复杂性对这些机器人提出了巨大的挑战。血脑屏障、血眼屏障等生物屏障的存在，使得药物递送变得困难重重。

吴志光教授，作为微米微纳米技术学会微纳执行器与微系统分会的理事以及哈工大的博士生指导导师，为我们详细解释了早期游动微纳米机器人的局限性和面临的挑战。这些机器人主要由金属、金属氧化物和人造聚合物构成，无法被人体降解，且生物相容性差，容易被免疫系统识别并清除。

为了突破这些障碍，科学家们开始从自然界中寻找灵感。他们发现许多微纳米尺度的物体能够自主游动，如分子马达、生物马达等。基于这一原理，人们开始研发游动微纳米机器人并将其引入生物医学研究领域。贺强教授早在2010年就在哈工大组建了首个游动纳米机器人研发团队。在他的指导下，吴志光及其同事成功研发出能够在复杂人体环境中运动的微纳机器人。他们通过将微纳米机器人伪装成天然细胞，成功躲避了免疫系统的攻击。团队还研创了两种能够沿着基底运动的游动微纳米机器人以及一款可在眼泪玻璃体中自由穿梭的机器人。这种机器人的表面具有润滑层，可控制运动方向和速度，精确度达到了目前常规的眼科药物载体无法企及的水平。如何让这些微型机器人在临床中发挥作用，仍需要解决成像和控制等问题。尽管面临挑战，但这些微型机器人的潜力和前景令人充满期待。团队通过创新的包裹机器人技术，显著提高了外观尺寸的成像分辨率。他们运用动作分离方法，精细提取并精准控制了游动微纳米机器人的动作行为，将其与生物组织清晰区分。这些突破性的技术成果使得实时成像和精确操控微纳米机器人成为可能。迄今为止，科研团队率先采用可控化学组装设计，成功合成了一系列不同尺寸、结构和功能的微纳米机器人。这些机器人的构效关系在低雷诺数下自推进运动中得到了阐明，为它们在生物医疗等领域的应用取得了重要的阶段性成果。

在这些辉煌的成果中，贺强团队尤为引人注目。他们首次研发了能够稳定携带抗癌药物如紫杉醇的机器人。这些机器人依靠团队自主研发的先进控制系统，能够突破血脑屏障和血肿屏障，将药物精准送达脑部病变深处。这一创新大大提高了紫杉醇的浓度及靶向效率，使得从内部攻克脑胶质细胞瘤的“堡垒”成为可能。

吴志光教授参与的国际合作课题中，“一群精致的微型螺旋机器人在眼的玻璃体中穿梭”的研究也备受瞩目。利用纳米级3D打印技术打造的机器人“小蝌蚪”，成功“游入”实验动物的眼球，并在不到30分钟内“登陆”视网膜，这一速度比相似大小的药物颗粒快了10倍。这一研究为青光眼、黄斑水肿、白内障等疾病的治疗带来了新的希望。《科学》、《自然》等著名学术媒体纷纷报道了他们的工作进展，并给予高度评价。

展望未来，纳米级技术将不再只是好莱坞大片中的幻想，而是将切实为人类社会带来福祉。美国未来学家、谷歌工程总监雷·库兹韦尔预言：医疗纳米机器人有望将人的大脑与云计算系统连接起来，从而提高人类智力和延长寿命。到2030年，纳米机器人将会“定居”人体内，随着血液循环遍布全身，成为“人机融合”的一部分。贺强教授表示，尽管前景美好，但科学家仍面临漫长而艰辛的探索之路。生物医疗器械或药物需要经过多期临床实验和长期观察才能最终应用于实践，因此需要有不怕失败、坚持不懈的精神。(通讯员 衣晓峰 记者 李丽云)