北京理工大学科学家的一篇评论论文总结了智能生物混合微型和纳米机器人在人类医学应用中的最新进展。
这篇于 2 月 10 日发表在《Cyborg and Bionic Systems》杂志上的新评论论文概述了如何设计和制造带有活动部件的微型机器人来执行诸如有效地将药物输送到身体组织等任务。
北京理工大学教授李金华解释说：“这些生物混合微型和纳米机器人正在智能药物输送领域广泛研究，用于癌症和其他疾病的精准治疗。”
新兴的微型机器人领域包括研究和开发用于实际应用的微米级机器人。“这一新兴研究领域受到了越来越多的关注，尤其是在分子机器被选为 2016 年诺贝尔化学奖的主题之后，”研究作者说。他们审查的生物混合微型机器人既有生物成分，也有非生物成分;通常，人工载体会游泳或爬行，将活体组件运送到它们在人体中执行任务的地方。
生物混合微型和纳米机器人有望彻底改变医学，因为它们可以远程控制以执行高精度的生化操作。除了癌症治疗之外，这些机器人还可以在其他小规模任务中发挥作用，例如细胞显微手术、辅助受精和组织工程。“生物混合微型和纳米机器人的应用场景可以从目前专注的癌症治疗扩展到许多其他研究领域，”李说。
新发表的评论分析了各种生物混合机器人的潜在用途。它们的尺寸范围从大约 1μm 到大约 20 μm，变化主要源于它们的成分。例如，在小型(纳米)端，基于 DNA 的机器人可以输送凝血剂凝血酶，以阻止血液流向癌细胞。在较大(微)端，基于精子的机器人可以输送抗凝肝素来治疗循环系统疾病。
该研究的作者将生物混合微型和纳米机器人分为六个功能类别：基于白细胞;基于红细胞的;基于微生物的;基于细胞膜的;基于 DNA/酶的;并以精子为基础。例如，血小板微型机器人在血液中的循环时间很长，这使得它们能够积聚并将药物输送到目标组织。由免疫细胞组成的白细胞微型机器人具有独特的趋化导航到感染部位以递送药物的能力。
展望未来，该团队设想将新的生物成分整合到生物混合机器人中。例如，当引入机器人时，一个挑战是克服人类的免疫反应。如果利用人体内已经存在的细菌来执行治疗任务，则可以减轻免疫反应以及引入病原体的风险。
另一个挑战是制造微型无生命载体的效率。未来的研究和开发可能会产生运输生物部分的新方法，例如磁场或光;制造无生命部件的技术进步;以及增强的成像技术，例如 MRI 和磁粉成像。研究人员预计生物混合机器人将变得更加复杂和专业，以执行复杂的医疗任务。
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