研究人員在醫(yī)學(xué)微型機(jī)器人方面又向前邁進(jìn)了一步，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種微小的、快速的、自我推進(jìn)的機(jī)器人，有朝一日可能直接將藥物送到身體內(nèi)需要的地方。微型機(jī)器人，或稱微型機(jī)器人，被吹捧為下一代的藥物輸送系統(tǒng)，而且它們還在繼續(xù)進(jìn)步。在過(guò)去的幾年里，我們已經(jīng)看到了從改變形狀的微型機(jī)器人到噴灑藥物的微型機(jī)器魚的進(jìn)展。

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的納米顆粒是很好的藥物載體，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐顾幬锝到獠⒖刂扑幬镝尫诺乃俣取Ｈ欢?，許多納米粒子依靠血液循環(huán)或擴(kuò)散作為其主要運(yùn)輸方式，這限制了它們到達(dá)某些器官和組織的能力。

(資料圖)

來(lái)自科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員說(shuō)，他們已經(jīng)在微型機(jī)器人設(shè)計(jì)方面邁出了下一步，創(chuàng)造了一個(gè)微小的、自我推進(jìn)的微型機(jī)器人，可以快速有效地輸送藥物。

這項(xiàng)研究的通訊作者C Wyatt Shields說(shuō)："微型機(jī)器人在科學(xué)界獲得了很多興奮點(diǎn)，但使它們對(duì)我們感興趣的是，我們可以設(shè)計(jì)它們來(lái)執(zhí)行身體內(nèi)的有用任務(wù)。"

研究人員的靈感來(lái)自于自然界的生物"游泳者"，如細(xì)菌和精子，是如何利用非線性運(yùn)動(dòng)來(lái)導(dǎo)航復(fù)雜的內(nèi)部環(huán)境的。

這種微型機(jī)器人由生物相容性聚合物制成，其中心有一個(gè)球形空腔，當(dāng)機(jī)器人被浸沒(méi)在液體中時(shí)，空腔中的空氣會(huì)被捕獲。當(dāng)氣泡被聲波（如超聲波）擊中時(shí)，它就會(huì)振動(dòng)，推動(dòng)這個(gè)小機(jī)器人前進(jìn)。而且，是的，它的直徑只有20微米--比人類頭發(fā)的寬度還要小幾倍--它非常小。

為了最大限度地實(shí)現(xiàn)非線性運(yùn)動(dòng)，該機(jī)器人被安裝了對(duì)稱和不對(duì)稱的翅片，使其以軌道運(yùn)動(dòng)的方式旋轉(zhuǎn)，使其看起來(lái)像一個(gè)非常小的火箭。翅片還可以讓微型機(jī)器人以每秒約0.1英寸（3毫米）的速度行駛，這相當(dāng)于每分鐘約9000次其自身長(zhǎng)度。

在掃描電子顯微鏡下看到的直徑為20微米的機(jī)器人

研究人員在小鼠的膀胱上測(cè)試了他們以氣泡為基礎(chǔ)、以聲音為動(dòng)力的微小裝置。他們想觀察這些機(jī)器人是否能直接向膀胱輸送藥物，以治療間質(zhì)性膀胱炎，一種被稱為膀胱疼痛綜合癥的慢性病。間質(zhì)性膀胱炎的癥狀包括膀胱和盆腔疼痛或壓力以及頻繁的尿意。

他們制造了數(shù)以千計(jì)的微機(jī)器人，在其聚合物基質(zhì)中封裝了高濃度的地塞米松，一種常見(jiàn)的類固醇藥物。當(dāng)這些微機(jī)器人被引入時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，它們緊緊抓住膀胱壁，并在大約兩天內(nèi)釋放了90%以上的地塞米松。

C: 將微機(jī)器人引入小鼠膀胱并使用聲波部署它們的示意圖。D-H：微機(jī)器人的鰭釘在膀胱壁上的掃描電子顯微鏡圖像/科羅拉多大學(xué)博爾德分校

研究人員計(jì)劃繼續(xù)研究他們的微機(jī)器人，最終使它們完全可生物降解，隨著時(shí)間的推移在體內(nèi)溶解。他們認(rèn)為未來(lái)會(huì)有一系列的應(yīng)用。

該研究的主要作者Jin Lee說(shuō)："如果我們能使這些顆粒在膀胱中發(fā)揮作用，那么我們就能實(shí)現(xiàn)更持續(xù)的藥物釋放，也許病人就不必經(jīng)常到診所來(lái)了。"

這項(xiàng)研究發(fā)表在《Small》雜志上。

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