最近幾年來，微型/納米機械人在性命醫(yī)學范疇成長敏捷，且作為寬大。包含藥物運輸、內科手術、醫(yī)療診斷、解毒等在內的運用正展示出這些渺小機械人得天獨厚的優(yōu)勢。機械學、性命醫(yī)學、納米迷信等學科的協(xié)作和融會，促使了機械人在疾病預防、診斷和醫(yī)治運用上綻放出紛歧樣的火花。

　　3月份，《Science Robotics》揭橥一篇題為“Micro/nanorobots for biomedicine: Delivery, surgery, sensing, and detoxification”的綜述，具體論述了微型、納米機械人在生物醫(yī)學范疇的運用近況和遠景。

　　跟著動力學、資料學、醫(yī)學成像等技巧的成長和大夫、患者接收度的進步，醫(yī)療機械人疾速成長。分歧于傳統(tǒng)的機械人，醫(yī)療機械人由渺小的零件和智能資料組成，可以停止龐雜而精巧的手術、解毒等操作，例如達芬奇手術機械人。迷信家們研發(fā)的小型、多功效化機械人只要幾微米的尺寸，乃至于更小，它們可以達到人體的任何部位，將操作降至細胞程度，以便更精準、高效的診斷和醫(yī)治。

　　完成微型/納米機械人活動的分歧驅念頭制（化學反響及磁場、超聲波、光、電等外力），和機械人在性命醫(yī)學范疇分歧的運用圖示（起源于：綜述）

　　很多研討注解，這些微型/納米機械人可以穿過龐雜的生物構造或許狹小的毛細血管，停止部分診斷、成像、運載活檢樣本、靶向釋放藥物等操作。許多微型/納米機械人由生物相容性資料組成，可以在義務完成后在人體內逐步降解、消逝。

　　完成藥物的靶向運輸

　　現(xiàn)有的納米機械人完成藥物運輸依附于體輪回，缺乏定點運輸、組織滲入滲出等驅動和導航才能。為了完成藥物在疾病部位的精準釋放，藥物運輸機械人須要具有壯大的驅動力、導航體系、藥物釋放和組織滲入滲出的才能。

　　固然已有的機械人“羽翼未豐”，然則它是完成藥物運輸?shù)幕孟牖d體。迷信家們對其充斥等待，他們以為納米機械人無望完成藥物的疾速、精準釋放，從而進步療效、加重藥物反作用。

　　許多初步研討曾經很好地在體外、試管中展現(xiàn)了納米機械人在藥物運輸上的潛能，例如多層管狀聚合納米機械人被證明可以經由過程多孔膜逐層裝載抗癌藥物阿霉素，且可以達到癌細胞鄰近。很多用于藥物運輸?shù)奈⑿?納米機械人正處于研發(fā)晚期。個中，細胞內運輸是該范疇的熱點研討偏向。納米機械人可以或許穿透細胞膜并直接運輸各類醫(yī)治藥物進入細胞外部。

　　除化學反響、超聲波、電能等驅動力以外，迷信家們還找到一種趨磁趨氧細菌（Magnetococcus marinus strain MC-1），它們可以驅動納米脂質體運輸至腫瘤缺氧區(qū)。這一類細菌會朝著磁場和低氧區(qū)域活動。以移植有結腸癌的小鼠為模子，研討人員發(fā)明，55%的MC-1細菌會趨勢結腸腫瘤的缺氧區(qū)域HCT116。這些研討結果臉色，微生物的趨磁趨氧特征可以進步藥物在腫瘤缺氧地域的釋放效力。微生物無望在機械人藥物運輸中“年夜展身手”。

　　完成手術的精準操作

　　手術機械人曾經展示出削減龐雜內科手術風險、拓寬內科大夫才能的優(yōu)勢。這類機械人無望協(xié)助大夫完成更高精度、更靈巧和可控性的微創(chuàng)手術。與年夜型器械分歧的是，微型機械人裝備有高分辯率三維內鏡，可以在患者體內靈巧遷移轉變，無望沖破傳統(tǒng)內科手術的局限，將微創(chuàng)技巧更普遍的運用于龐雜的內科手術。

　　從納米鉆頭（nanodrillers）、微型夾鉗（microgrippers）到微型槍彈（microbullets），這些對象的進級為微創(chuàng)手術供給了奇特的潛能，它們可以在細胞程度完成特定組織的穿透、定位、移除等操作。

　　另外，磁驅動微型機械人在體內微創(chuàng)手術范疇也展示出很年夜的運用遠景，由于磁場可以穿透較厚的生物組織。迷信家們曾經證明植入式磁驅動微型機械人可以在兔子的眼后段停止手術。

　　完成疾病的精準診斷

　　得益于自立的活動機能、簡略的外面功效化和高效捕捉、分別目的物的優(yōu)勢，微型/納米機械人在疾病精準診斷上異樣也施展著很年夜的感化。微型/納米級傳感戰(zhàn)略依附于人工馬達的能動性，借助于攜帶分歧的生物受體，機械人可以或許穿過樣本完成與特定生物份子的即時互作。借助這一道理，納米機械人可以辨認、隔離體液中的靶向份子，包含卵白質、核酸、癌細胞等等。

　　除檢測、運輸在細胞外的生物份子，納米機械人還可以進入細胞，在其內完成傳感功效。有研討團隊經由過程給納米機械人攜帶上熒光標志的單鏈DNA探針，完成其對細胞內microRNA-21份子的檢測。

　　完成解毒

　　除藥物運輸、手術以外，微型/納米機械人也能夠作為壯大的解毒對象。相似于生物傳感，解毒功效依附于納米機械人疾速捕捉、消除毒素。經由過程包裹上特定的資料，機械人可以在體內“巡查”并“抓捕”有毒物資。這類機械人的任務道理相似于自然清算毒素的細胞，例如血紅細胞（RBCs）。已有迷信團隊研收回攜帶有包裹了RBC細胞膜的鎂微粒的機械人，研討注解它可以或許有用接收、中和體液中的α-toxin。

　　另外，也有研討團隊將紅細胞膜與超聲驅動的納米機械人整合在一路，用于消除血液中的成孔毒素。另外一種解毒測驗考試是構建3D版“微型小魚”，這些小魚攜帶聚二乙炔納米粒子，可以吸引并于毒素聯(lián)合。

　　總結、瞻望

　　曩昔十年，微型/納米機械人從一個未知、多功效平臺成長至集成納米技巧、人工智能等長處的技巧。他們表示出許多奇特的優(yōu)勢和運用潛力，包含在生物組織中疾速活動、定位、長時光運輸、精準捕捉和隔離目的物等等。這些優(yōu)勢促進了它在性命醫(yī)學范疇的普遍運用，從藥物運輸、精準手術到細胞程度敏銳檢測生物份子、高效消除有毒化合物，這意味著納米機械人無望貫串疾病診療、預防的全進程。

　　固然，今朝微型/納米機械人在醫(yī)療范疇的運用還處于起步階段。施展渺小機械人的全體潛能面對許多未知和挑釁。個中，一個嚴重挑釁是挑選到新動力，它須要具有歷久自立操作、較好的生物相容性等特征。固然分歧的化學反響和內部安慰可以驅動渺小機械人的活動，然則新的替換燃料和驅念頭制很有需要，它們無望確保機械人在體內更平安、連續(xù)地運轉。

　　將來，微型機械人會朝著加倍智能的偏向成長，具有高風行性、可變形構造、可連續(xù)操作、精準掌握等能夠，機械人之間還無望完成集群智能協(xié)作，乃至于自我退化、自我復制。