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旋转、跳跃、还会游泳......科学家为药物精准递送开发毫米级折叠机器人!

发布时间:2022/06/27

 作者:第一医学频道

 来源:第一医学频道

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当我们生病时,最希望的就是有个灵丹妙药,能在吞下后瞬间药到病除。然而,痛点还在那里,而你,仍在苦苦等待它褪去。实际上,药物并不能总是如你所愿精准靶向你希望它治疗的那个痛点。所以,它的疗效也就成了薛定谔的猫。
几十年来,非处方药已经治愈了许多疾病,但仍有更多疾病由于无法让药物到达治疗靶点,导致“药未到病未除”。
为此,生物医学领域的研究人员已**始探索在治疗更复杂疾病时改善靶向给药的方法。
毫米级折纸机器人可以在狭小的空间内进行无线操作,并根据特定任务改变形状。这些特点已被证明在生物医学应用方面具有巨大的潜力,如疾病靶向药物递送微创手术等。
北京时间2022年6月15日,发表在《Nature Communications》上的一项最新研究中,来自斯坦福大学机械工程系助理教授Renee Zhao领导的研究团队**发了一种磁驱动的无线毫米级折纸微型机器人Millirobot,它可以以爬行、翻转、跳跃,甚至游泳的方式进入体内各种复杂狭小的空间。该团队表示,Millirobot可以取代导致潜在不良副作用的口服药片或静脉注射,并有望成为生物医学领域的救星。


Renee Zhao是微型机器人领域的领军人物。近日,发表在《Science Advances》封面上的一项研究中,Renee Zhao的团队**发了一种磁力驱动的仿生软体“爬虫”,可以在经过窄小的空间时储存和释放药物。


新的Millirobot是他们目前设计的最先进的微型机器人之一,其宽度不到7.8毫米,并配有一块磁性板,可以同时实现“水陆两栖”运动:能够快速穿过器官光滑,或不平坦的表面,并在体液中游动,在运输药物的同时通过无线方式推进自身前行。


与吞服药片或注射液不同,Millirobot保留药物直到达到目标位置,然后释放出高浓度药物。
Renee Zhao说:“这正是我们的机器人实现靶向药物递送的方式。”
这项新的突破性设计超越了大多数基于折纸的机器人,后者只使用可折叠性来控制机器人变形和移动;而Millirobot可以利用折叠动作来执行某些动作,例如挤出药物,就像拉手风琴挤出空气的方式一样。
该团队还考虑了Millirobot展**形式的刚性如何使其自身在环境中推进,以在不增加体积的情况下从材料中获得更多功能。
Renee Zhao解释说,单一结构实现的功能越多,手术的侵入性就越小。
该设计的另一个独特之处在于结合了某些几何特性,包括中间的长孔和侧面向上倾斜的狭缝,这样**可以减少液体的阻力以提高游动效率。

Renee Zhao说:“这种设计可以给机器人带来负压,使其快速游动,同时为药物的拾取和递送**吸力。”
总之,该团队充分利用了这个微型机器人的几何特性,并探索单一结构的不同应用和不同功能。
目前,Renee Zhao的实验室正在考虑如何通过建立新技术来改进现有的治疗方式。如果这项研究成果按照预定的方式推进,Millirobot将不仅可以为有效递送药物**方便的方式,还可以用于携带仪器或摄像头进入身体,改变医生为患者检查的方式。该团队还致力于使用超声波成像来跟踪机器人的去向,从而消除任何需要切**器官等侵入性的操作。
Millirobot目前正在动物实验之前进行测试,如果成功,人体临床试验将随后**展。


Renee Zhao表示,她的团队继续将各种新颖的智能材料和结构组**独特的设计,最终形成新的生物医学设备。她还计划继续缩小Millirobot的尺寸,以进一步进行微尺度的生物医学研究。

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