科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，自然界有很多微納米尺度的東西能夠隨意遨游，比如分子馬達(dá)、生物馬達(dá)，還有細(xì)菌、精子等，能借助擺動過程中產(chǎn)生的不對稱的區(qū)域流體場向前運(yùn)動。基于這個原理，研究人員設(shè)計(jì)了一系列游動微納米機(jī)器人，并引入生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。
“納米機(jī)器人”是機(jī)器人工程學(xué)的一種新興科技，納米機(jī)器人的研制屬于“分子納米技術(shù)(Molecular nanotechnology，簡稱MNT)”的范疇。一般認(rèn)為，納米機(jī)器人是根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，研制可編程的分子機(jī)器人。
納米機(jī)器人”的概念是由諾貝爾物理學(xué)獎得主理查德·費(fèi)曼于1959年提出，他認(rèn)為，人類未來有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器，可以把分子甚至單個原子作為建筑構(gòu)件，在非常細(xì)小的空間里構(gòu)建物質(zhì)。納米技術(shù)于1974年被科學(xué)家谷口紀(jì)男(Norio Taniguchi)提出，隨后派生出納米生物學(xué)，并衍生出納米機(jī)器人。
納米機(jī)器人涉及分子仿生學(xué)和電子控制技術(shù)的范圍，是高度集成的系統(tǒng)，要求具備驅(qū)動單元、控制單元、傳感單元，同時針對不同功能需要具備對應(yīng)的工作單元，如靶向治療時需要的藥物儲存和投送單元等。納米醫(yī)療技術(shù)是一個交叉融合的學(xué)科，需要化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥、計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)等許多領(lǐng)域的通力合作。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，自然界有很多微納米尺度的東西能夠隨意遨游，比如分子馬達(dá)、生物馬達(dá)，還有細(xì)菌、精子等，能借助擺動過程中產(chǎn)生的不對稱的區(qū)域流體場向前運(yùn)動。基于這個原理，研究人員設(shè)計(jì)了一系列游動微納米機(jī)器人，并引入生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。
多款微納米載藥機(jī)器人憑借自推進(jìn)運(yùn)動，穿越多道生物屏障的阻隔，將藥物送到眼球底部或腦組織深處，使青光眼、癲癇、腦膠質(zhì)細(xì)胞瘤、中風(fēng)偏癱等棘手的醫(yī)療難題得到解決。隨著研究的深入，哈爾濱工業(yè)大學(xué)微納米技術(shù)研究中心的研究人員正在將這些貌似科幻的情景，一步步變成現(xiàn)實(shí)。
這些微納機(jī)器人今后要想在臨床中轉(zhuǎn)化應(yīng)用，有兩個重要環(huán)節(jié)是繞不開的。首先微納機(jī)器人需要能夠在復(fù)雜的人體環(huán)境中運(yùn)動。“這里面大致分為三類，一是主動打破細(xì)胞膜，二是讓它們在血液中運(yùn)轉(zhuǎn)起來，三是在眼內(nèi)玻璃體和胃腸道黏液等多孔生物流體中流動。實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)首次將微納米機(jī)器人偽裝成天然細(xì)胞，從而“騙過”了免疫系統(tǒng)的打擊。
對于腫瘤和癌癥而言，靶向治療是最有效的方法。靶向治療對于腦瘤而言更具挑戰(zhàn)性，這是因?yàn)槟X部手術(shù)非常危險(xiǎn)。微型機(jī)器人的應(yīng)用或許提供了一種更安全的治療手段。今后，醫(yī)療納米機(jī)器人有望把人腦和云腦(云計(jì)算系統(tǒng))連接起來，進(jìn)而提高人類智力、延長人類壽命。2030年，游動納米機(jī)器人將會定居在人體內(nèi)，隨著血液循環(huán)遍布人體，為精準(zhǔn)醫(yī)療埋下伏筆。
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