携带药物在人体“行走”?这两款机器人让你大开眼界

时间:2020-05-29 相关资料下载


在未来,许多疾病可能会通过微小的机器人在血液中游走、输送药物等来治疗,以达到最大药效。


近期,来自于马克斯·普朗克研究所的研究人员,他们从白血球中获得灵感,设计出了一种新的微型机器人,可以在血液中“逆流而上”移动。这种机器人本质上是玻璃微粒,宽度不到八微米。一半是涂有一层镍和金的薄膜,另一半则是携带药物有效载荷。




在测试中,有效载荷是抗癌分子以及识别癌细胞的抗体。新的机器人并不像其他微型机器人那样在血液中游动,而是通过沿着血管壁滚动的方式移动,很像白细胞一样。


这种运动的方向可以通过磁场从体外控制。当接通电源后,金属涂层的一侧会将球体拉向该方向。研究人员在实验室里的模拟血管中进行了测试,发现磁力足够强大,可以逆流拖动机器人。当关闭后,机器人只是随着血液流动,这就意味着科学家们可以精确地控制机器在身体的哪个部位移动。


该研究的主要作者Yunus Alapan说,微型机器人可以自主识别“感兴趣”的细胞,如癌细胞等,因为它们表面涂有一层细胞特异性抗体,可以在移动时释放药物分子。




研究人员表示,“成群”的微型机器人将能够在人体中发挥作用。这是因为单个机器人太小,用大多数的成像技术都无法看到,也无法独自携带足够的药物。虽然要让它们达到这个阶段还有很多工作要做,但该团队希望这项技术能够实现对一系列疾病的非侵入性精准治疗。



由生物或合成电机驱动的移动微机器人因其主动推进和可驾驶性而有望成为下一代动力(例如目标主动货物交付)和人体微操作应用的候选者。


今年年初,美国佛蒙特大学和塔夫茨大学团队借助计算机模拟的“进化算法”结合非洲爪蟾的皮肤和心肌细胞设计出的一种全新生命体,名为Xenobot(异种机器人),相关研究具体发表在日前的《美国国家科学院院刊》上。



研究人员希望借助这种新型生物及行为能够帮助科学家解开细胞通讯的奥秘,同样运用了生物+计算机相结合的概念。


这个名叫Xenobot的“异形机器人”,长度不到1毫米,是非洲爪蛙心脏细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)的结合。结合的依据,是佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计出来的模型。


研究人员在这个具有20000台笔记本电脑计算能力的集群上演算了一种进化算法。在反复试验当中,用类似自然选择的方式,将性能较差的模型设计剔除。



通过心脏细胞产生的收缩,Xenobot能在水性介质中移动。




研究者表示,它们会不时地改变行动方式,一开始它们会以特定的方式行动,然后又会改变方式,转身、返回。当Xenobots遇到其他零散的细胞时,就会把它们聚集成小堆。




如果研究人员把一个Xenobot切开,结果它不仅能把自己缝合起来,其后还能继续活动,四处走动。




Xenobots的这些特性为未来的应用提供了无限的可能性,例如清理海洋中的微塑料污染,作为可生物降解的药物输送机器人,定位和消化有毒物质等。同时,这也为机器人构建打开了一条思路。





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