传统的药物运载工具，如注射或服药，都是药物分子或药物完成了载体在血液或其他生物流体中的扩散，这将导致药物患者区有效剂量低，毒副作用大。“最近，哈尔滨工业大学微纳技术研究中心的何强教授和吴教授在接受论文()专访时表示，为了解决上述问题，他们致力于研发可以自主运动的游泳微纳。机器人。贺强领导的研究团队最近在《科学》杂志上发表了论文。机器人“(科学机器人)在线发表了一篇关于微纳的研究。机器人该领域备受关注，研究名称为“双应答生物杂交中性粒细胞”机器人用于主动靶向给药的双响应生物混合机器人”，他们首次实现了游泳微纳。机器人胶质瘤的主动靶向治疗。
贺强、吴为论文合著者，哈尔滨工业大学2016级博士生张为论文第一作者。这项研究得到了国家自然科学基金会的支持黑龙江省自然科学杰出青年基金等项目资助。
贺强于2010年加入。哈尔滨工业大学微纳技术研究中心建立了国内首个游泳纳米。机器人研究团队。2011年入选教育教育部新世纪优秀人才计划，2012年入选龙江学者特聘教授。何强也是吴的博士生导师。吴2015年博士毕业后一直在贺强团队工作。
吴长期以来致力于游泳微纳米化的主动传递。机器人研究，作为洪堡学者和博士后，赴德国马普智能系统研究所和美国加州理工学院从事研究工作。2019年被聘为哈工大青年拔尖教授。入选2019麻省理工科技评论“35位35岁以下科技创新人才”(MIT TR35)中国榜单。机器人研究领域唯一国内单位入选。当时入选的理由是:他造的微纳。机器人，可以跨越多重生物屏障药物准确送达受灾地区。
“游微纳机器人由于其额外的自推进游泳能力，它可以主动游手柄。药物运送到病人区域。“贺强说这种游泳微纳米。机器人不仅仅是针对胶质瘤，更是一个脑治疗的平台。“在不久的将来，游泳将是微纳的。”机器人运送更多的医疗药物治疗范围扩大到癫痫、中风偏瘫等脑部疾病。"
科学机器人”同期还发表了一篇焦点文章介绍这一成果。韩国大邱庆北科学技术学院(DGIST)韩国大邱庆北科学技术学院-瑞士联邦理工学院(DGIST-ETH)微缩机器人研究中心的Hongsoo Choi教授等人在文章中评价说，贺强教授研究团队的工作是体内克服生物屏障，实现靶向给药治疗。药物，“可视为微。机器人这个概念的一个有价值的证明。"
Hongsoo Choi等人还强调“通过神经，机器人或者微型机器人实现从实验室到临床的靶向。药物还有一段路要走。贺强还告诉本报记者，
下一步将进行更深入的研究，比如游泳微纳。机器人微纳米游泳集群运动的特点、机理及控制方法机器人在火体内集群运动控制研究。在技术应用方面，将开展更多的活体动物研究，如猪。
“我希望在未来几年内完成游泳微纳。机器人胶质瘤治疗的技术改造对社会有贡献。”贺强说道。双应答生物杂交中性粒细胞机器人体内主动治疗示意图。
双应答生物杂交中性粒细胞机器人体内主动治疗示意图。
具有外部磁场控制和沿着炎症因子的趋势移动的游泳微纳米机器人突破血脑屏障最终会药物传递到小鼠病灶。研究团队提供
微纳穿越血脑屏障机器人
传统的药物给药方式，如口服或注射，主要取决于药物完成分子或载体的血液循环，这种被动扩散方式通常会受到多重生物屏障的阻碍。这不仅导致有效剂量严重不足，还容易导致全身毒副作用，难以做到精准。药物交货的需求。
在过去的30年里已经有过一些研究。药物发货方式都算。结果显示，在递送约12小时后，最高递送效率小于1%。因此，新倡议药物交货方式既必要又重要。
那么，我们能开发主动游泳纳米吗？机器人，加载药物宰仁体内漫步，威尔药物运送到病人区域来治疗疾病？其实早在20世纪60年代，就有一个医务工作者被缩小到微纳米大小，然后注射到一个科学家体内。体内直接游到病人区治疗。
这样的故事在本世纪初开始接近现实。贺强告诉该报，自2004年以来，科学家们已经模仿细菌和精子利用天然微生物和生物分子马达，设计构建多种由化学、光、磁、超声驱动的游动微纳。机器人。这些微纳米机器人它们不仅可以在水中或其他生物液体中高效游动，还可以通过化学、光、磁等手段控制其运动行为，使其按照人的意愿到达指定位置。
然而，面对实际的生物医学应用，游微纳机器人在复杂的生物环境中，生物相容性、生物降解性和控制仍存在挑战。比如游泳微纳。机器人由于其外源性，它正在进入体内然后就会被免疫系统攻击。更重要的是，这些游动的微纳米机器人不能在体内在复杂环境下准确找到炎症部位，突破血脑屏障等生物屏障是一个难点。
“我们知道人们体内环境不只是水，它很复杂，尤其是人。体内有多种生物屏障，保护人体，防止外源细菌和病毒的入侵，但也阻碍了微纳米的游动。机器人运送到病人区域。"
吴以眼底视网膜为例，即有血-房水屏障、血-视网膜屏障、玻璃体屏障等。“科学家一直想设计游泳微纳。机器人去突破生物屏障或者生物组织，结果发现尽管有之前的游泳微纳，机器人你可以在水里游，但是在生物屏障或者生物组织里还是游不成功。"
吴进一步向论文()解释说，它造成了游动的微纳米。机器人不突破生物屏障的主要难点在于生物屏障微观三维网格的空间阻隔和生物大分子的微纳游动。机器人的粘附(分子阻碍)。
“对于这两个问题，我们一一解决了。首先，为了解决空间阻碍的问题，我们准备了一个头部尺寸小于玻璃体三维网格尺寸的结构。然后为了防止生物分子粘连，我们游了微纳。机器人它涂有一层液体润滑层，灵感来自大自然中猪笼草的表面结构。"
结合这两种方法，吴等人首次实现了微纳游泳。机器人玻璃体中的可控游动。在此之前的2018年，国际学术期刊在线发表了吴等人的研究成果，首次提出了直径仅为500纳米、表面涂有纳米液体润滑层的螺旋磁性纳米。机器人。
“上次我们解决了眼科的生物屏障，这次我们重点研究了另一个非常重要的屏障，那就是血脑屏障(BBB)。同时，我们还开展了针对特定疾病的治疗研究，即神经胶质瘤的主动投递治疗。”吴对说:
首次实现了胶质瘤的主动靶向治疗。
胶质母细胞瘤(GBM)是脑内最常见的恶性原发性肿瘤，也是最难有效治疗的癌症之一。患者整体存活时间短，长期存活者很少。在世界范围内，我国胶质母细胞瘤的发病率和死亡率均居首位，其中一个重要原因是缺乏精确的治疗方法，并且由于血脑屏障和血瘤屏障的存在，进入颅内肿瘤部位的治疗途径受到限制。
贺强等人提到如何使药物突破血脑屏障，实现药物主动定向投放，提高药物对脑胶质瘤的疗效已成为脑胶质瘤医学领域中长期存在的瓶颈问题。“为了解决这个瓶颈问题，我们开发了这种游泳微纳。机器人(中性机器人)."
事实上，在过去的十年里，科学家一直在把各种生物细胞(如精子在将微生物(如细菌和藻类)与人造微结构相结合方面取得了显著进展。Hongsoo Choi等人提到，细胞和微生物通常在自然界中具有独特的特性，如生物相容性、生物降解性和可变形性，这些特性可用于增强微观尺度。机器人存在体内的应用。
其中，白细胞之一的中性粒细胞是免疫系统的重要组成部分，已知它可以穿过生物屏障，而不会引发科学家不想看到的免疫反应。此外，经过数亿年的进化，中性粒细胞已经发展出了炎症因子的倾向。贺强等人指出，它可以沿着炎症因子的梯度游动，最终找到病人的位置。双应答生物杂交中性粒细胞机器人的制备和表征。
双应答生物杂交中性粒细胞机器人的制备和表征。
“所以我们设想，如果我们能从天然的中性粒细胞中制造出一种游动的微纳米。机器人，所以这个微米机器人可以避开免疫系统的攻击，自动游向病人区域。据介绍，哈工大的研究团队从2016年开始，即如何实现中性粒细胞的杂交。机器人做了很多尝试。最后，设计了一种高效加载装置。药物并且既有外磁场的控制，又有中性粒细胞沿着炎症因子的趋势移动。机器人。可控磁驱动中性粒细胞机器人。
可控磁驱动中性粒细胞机器人。
贺强介绍，这个游泳微纳机器人它是由嗜中性粒细胞吞噬大肠杆菌膜包裹的磁性载药凝胶制备而成，能有效稳定地载紫杉醇等抗癌药物。药物。依靠自主研发的外磁场控制系统，可以实现游泳微纳。机器人通向或者到达大脑区域机器人能够根据脑内的致病信号自动游向患者部位，在脑内微环境的作用下，药物准确地释放到受影响的区域。高于和低于趋化因子梯度的中性粒细胞机器人趋化动力学。
高于和低于趋化因子梯度的中性粒细胞机器人趋化动力学。
Hongsoo Choi等人评论说，这项研究中的磁场以非侵入的方式安全地穿透生物组织，使其达到微观尺寸。机器人可以在体内主动控制。
值得注意的是，本研究中的大肠杆菌膜相当于给磁性载药凝胶披上了一层“伪装”的外衣，从而增加了中性细胞对磁性载药颗粒的吞噬作用，实现了在外磁场下的驱动。这种策略也提高了游泳的微纳。机器人生物相容性，同时也防止了磁性纳米凝胶的含有。药物泄露。
“这些研究结果证实，游泳微纳米机器人作为一种潜在的脑浸润精确疗法，用于系统治疗胶质瘤。”何强还强调，这种游泳微纳米。机器人不仅仅是针对胶质瘤，更是一个脑治疗的平台。“在不久的将来，游泳将是微纳的。”机器人运送更多的医疗药物治疗范围扩大到癫痫、中风偏瘫等脑部疾病。"
在这项最新研究中，贺强等人还开展了活体动物治疗神经胶质瘤的相关研究。他们把中性粒细胞机器人注射到老鼠体内体内通过外部磁场和光学层析成像的控制和引导，可以操纵中性粒细胞微粒。机器人嗜中性粒细胞在大脑中富集并到达大脑。机器人根据其趋化功能，沿着胶质瘤释放的炎性因子穿过血脑屏障，最终到达胶质瘤患者区域药物发布
结果显示，用中性粒细胞治疗的胶质瘤小鼠的存活周期可以增加一倍以上，也就是下一个纳米机器人把…作为目标药物交通运输提供了研究基础。这也是第一次实现游泳微纳。机器人胶质瘤的主动靶向治疗。中性粒细胞微粒机器人胶质瘤术后主动给药。
中性粒细胞微粒机器人胶质瘤术后主动给药。
距离完成转型还有一段距离。
医用微纳机器人临床应用到什么阶段？贺强告诉该报，在微纳游泳十多年后。机器人目前其在生物医学领域的研究已经达到了比较高的水平，克服了很多挑战。
“我们的研究取得了活体动物中神经胶质瘤的首创。药物交付使用，取得了良好的效果，但离彻底改造还有一些问题。吴举例说补充说，游泳微纳。机器人对活体动物的集群进行成像仍然不容易。“第一，游微纳。机器人尺寸太小，低于临床医学影像技术的分辨率；第二，游泳微纳。机器人与生物影响下的生物组织反差不够大。"
“当然，其实最大的问题是缺钱缺人。希望有更多的人才参与进来，涌入这项研究。”吴坦言。
Hongsoo Choi等人也在文章中指出，通过神经机器人或者微型机器人实现从实验室到临床的靶向。药物还有一段路要走。他们提到，目前体内荧光和磁共振成像系统不能提供有关游泳微纳的信息，因为它们的时空分辨率和深度分辨率有限。机器人或者到目标位置的导航路径的实时信息。
Hongsoo Choi等人认为，从临床实践的角度来看，微机器人is的实时可视化和导航路径体内成功瞄准药物治疗的必要条件。此外，还需要继续发展工作空间大的磁控系统，能够容纳人体尺度的物体，产生足够强的微观尺度的旋转磁场。机器人磁力驱动。
"我们希望研究人员能在不久的将来实现这些目标。"洪秀柱等人说道。
贺强等人也致力于将这项研究推向临床。“下一步将进行更深入的研究，比如游微纳。机器人微纳米游泳集群运动的特点、机理及控制方法机器人在火体内集群运动控制研究。”贺强说道。
在临床转化之前，他们还将在更多的动物模型上验证这项技术的应用潜力。