在不久的將來(lái),微型機(jī)器人可能會(huì)在我們的身體內(nèi)輸送藥物,但在實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想之前,還有一些障礙需要清除?,F(xiàn)在,研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了“開(kāi)瓶器”微型機(jī)器人,它可以鉆入癌細(xì)胞內(nèi),并在落下藥物有效載荷的同時(shí)保持快速,防止藥物被血液或其他液體沖走。
如果藥物被直接送達(dá)目標(biāo)組織,那么藥物的效果會(huì)更好。但不幸的是,身體是一個(gè)動(dòng)態(tài)的環(huán)境,藥物可以被分散,使藥物在靶區(qū)的作用力降低,并在健康組織中引發(fā)不必要的副作用。眾所周知,化療藥物在體內(nèi)肆虐是眾所周知的。
近年來(lái),科學(xué)家們一直在嘗試使用微型機(jī)器人將藥物準(zhǔn)確地送到需要的地方。為了做到這一點(diǎn),微型機(jī)器人需要在那個(gè)地方停留一定的時(shí)間。但這本身就是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)轶w液往往會(huì)把它們推來(lái)推去。而這正是韓國(guó)大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究所(DGIST)的研究人員所解決的問(wèn)題。
之前的一些微型機(jī)器人是通過(guò)醫(yī)生從體外施加的磁場(chǎng)將其固定在原地。但在新研究中,該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種不需要長(zhǎng)時(shí)間維持磁場(chǎng)就能保持自身的機(jī)器人。新的微型機(jī)器人的形狀像一個(gè)開(kāi)瓶器,頂端有針頭。外部涂有一層鎳和氧化鈦的涂層,使其能夠被磁力引導(dǎo)。然后,藥物可以被裝入針頭內(nèi),并進(jìn)入“開(kāi)瓶器”支架的孔隙中。
其原理是,醫(yī)生利用磁場(chǎng)將機(jī)器人引導(dǎo)到人體所需的位置,一旦它到了那里,它就會(huì)刺入目標(biāo)細(xì)胞。這樣,它就可以一直待在那里,直到任務(wù)完成。研究人員在充滿(mǎn)液體的腔體中測(cè)試了微型機(jī)器人,引導(dǎo)它們附著在組織樣本上。當(dāng)手動(dòng)操縱磁場(chǎng)時(shí),需要55秒,但一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)只需7秒就能完成。
之后,研究小組發(fā)現(xiàn),需要以每秒480毫米的流速才能將針頭移開(kāi)。這在某些地方會(huì)很好地發(fā)揮作用----例如,小動(dòng)脈血管的流速約為每秒100毫米--但較大的靜脈和動(dòng)脈可以施加更大的壓力。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,該團(tuán)隊(duì)在人類(lèi)大腸癌細(xì)胞上測(cè)試了這一設(shè)計(jì)。果然,微型機(jī)器人能夠有效地瞄準(zhǔn)并殺死細(xì)胞。
雖然它在人類(lèi)身上的應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走,但該團(tuán)隊(duì)表示,下一步要想辦法把更多的藥物裝到微型機(jī)器人上,并開(kāi)發(fā)出更好的控制磁場(chǎng)來(lái)引導(dǎo)它。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《JournalofAdvancedHealthcareMaterials》雜志上。