用磁场做导航 纳米机器人精准搏杀肿瘤细胞

用磁场做导航 纳米机器人精准搏杀肿瘤细胞 字体： 小 中 大 分享到： 用磁场做导航 纳米机器人精准搏杀肿瘤细胞 2021-11-10 08:14:22 来源：科技日报

该团队用靶向给药微纳机器人对小鼠进行了实验。他们使用植入乳腺癌细胞的皮下肿瘤模型，并跟踪30只小鼠30天。研究小组发现，这种方法确实对小鼠肿瘤有靶向杀伤作用，对周围正常组织影响极小。

1966年上映的科幻电影《神奇之旅》讲述了一个故事:为了给一位科学家做一个高难度的血管手术，5名医生被缩小到头发丝大小，装进注射器，注射到他的体内。5人驾驶“潜艇”，躲过免疫细胞的攻击，一路乘风破浪，圆满完成任务。

在过去的50年里，最初的幻想部分变成了现实。纳米医疗机器人作为一种很有前途的智能给药平台，广泛应用于肿瘤的靶向治疗。

近日，北京航空航天大学机械工程与自动化学院空“杰出100人”副教授、博士生导师林峰课题组研发出一种新型、更智能的肿瘤靶向机器人。有了伪装和导航，它可以在磁场的驱动下准确到达战场，投掷弹药杀死肿瘤。

让巨噬细胞吞下纳米药物，变成微纳机器人。

让纳米机器人装载药物、到达指定地点、治疗炎症或靶向切除肿瘤，是医学纳米技术的终极目标之一。而传统微纳机器人在人体内的运动，实际上依靠的是分子间的结合力，是一种“被动靶向”，必然会错过目标。“正如我们所知道的，人群中具有某种特征的两种人可能会相遇。但在茫茫人海中，你是否最终遇到了你想要的那个人，其实你要打个问号。”林峰说。

而且，如原电影所示，注射到人体内的纳米机器人一不小心就会受到专用免疫细胞的攻击。

这种医疗机器人能更安全准确的到达目的地吗？

2016年从日本回国后，林峰一直在思考这个问题。在北航机器人研究所的支持下，林峰和陈华伟合作申请批准了国家重点R&D计划——机器人重大项目“靶向给药微纳机器人”。在一次讨论中，陈华伟问活细胞是否可以用作载体。这个看似随意的问题提醒了林峰:让活细胞直接吞下载药纳米颗粒，变成微纳机器人，可以吗？

他们想到了巨噬细胞——一种喜欢吞咽和处理异物的细胞。

合适的载体和“伪装”已经找到。接下来，设计了机器人的“导航系统”。

磁性纳米颗粒可以通过磁场控制，药物释放可以使用红外线或超声波。几乎是从零开始，林峰团队自己设计了复合磁控系统。他们从电子线圈设计入手，一点点调整摸索技术参数。磁性纳米粒子进入小鼠体内后，通过这个系统，可以在体外高精度地控制其行走路径。

接下来，让磁性纳米颗粒装载药物，让它们在正确的位置以正确的方式释放药物。

这个机器人实际上设计了很多层。阿霉素的外层是聚乙二醇，一种水溶性好的高分子化合物。外层是吲哚菁绿，这是一种常用于药物研究的荧光标记，帮助研究人员确定机器人的位置。最后，他们还包裹了一层脂质体，具有非常高的生物相容性。

该团队还为机器人设计了一个开关——近场红外线灯。近红外光穿透表层皮肤，磁性纳米颗粒吸收光线，产生热量，释放阿霉素。

这样纳米机器人基本达到了“指哪打哪”的效果。

“接收指令，执行指令，完成任务，在我们这些做机械师的人眼里，有这些能力的就是智能机器人。”林峰说。

该团队用靶向给药微纳机器人对小鼠进行了实验。他们使用植入乳腺癌细胞的皮下肿瘤模型，并跟踪30只小鼠30天。研究小组发现，这种方法确实对小鼠肿瘤有靶向杀伤作用，对周围正常组织影响极小。

9月，纳米技术领域的权威期刊Small以封面文章的形式报道了该研究组的研究成果。

在机械工程学院，他们建立了一个生物医学实验室。

在林峰的团队中，有几名医生来自医学生物学专业。在他的机械实验室里，有一个专门用于生物医学实验的区域。

所以，你可以看到这样一个略显奇怪的场景——在实验室里，有各种各样的机械模型，有专业的显微镜，有老鼠。

采访时，由于最后一轮实验已经结束，剩下的老鼠不多了，它们在笼子里踱来踱去度过余生。

林峰是“80后”，本科学电子信息工程专业，生物机器人硕士，日本名古屋大学博士，跟随导师石井真教授一头扎进了一个更微观的世界——微纳机器人。

回国后，来到了北航，获得了北航的“百名杰出人才”，加入了机械学院张老师领导的仿生与微纳系统研究所，后被北京市“科技新星”资助。北航倡导“医工结合”，林峰也被聘为北航生物医学工程高科中心，更深入到医疗机器人领域。

“你不能只是猜测概念，然后说纳米机器人在未来会怎样。”林峰一直有这个想法，就是要真正把纳米机器人打入体内，真正杀死体内的肿瘤细胞。

前不久，林峰指导的学生团队凭借Medcreate磁悬浮胶囊机器人获得第七届中国国际大学生“互联网+”创新创业大赛全国大学生创意组第五名。

它采用的技术也是“复合场磁控”。

这是一款主动可控的胶囊机器人，具有高速图像传输功能，可以对胃等大体积消化道器官进行全方位无死角的视频探查。胶囊可以悬浮移动，不改变患者体位即可完成整个胃的覆盖检查。

林峰对学生们的成绩感到高兴，但他也知道，要改进各种治疗性微纳机器人，还有很长的路要走。

从小鼠到人体，从实验到临床，还需要一步一步的完善和探索，这不是一条坦途。“你得愿意花一辈子。”林峰说。(记者张盖伦)

【纠错】