幾十年來(lái)，生物醫(yī)學(xué)工程師們一直試圖制造智能給藥/手術(shù)微型機(jī)器人，就像科幻電影《神奇之旅》（Fantastic Voyage）里的血管飛船一樣。

現(xiàn)在，香港大學(xué)材料科學(xué)家Li Zhang（音譯：張立）團(tuán)隊(duì)通過(guò)磁力信號(hào)可以操縱螺旋藻在體內(nèi)游走，這種生物合成機(jī)器人，將以最小副作用的方式實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)給藥和局部微手術(shù)等高難度操作，更重要的是，它和它的磁性涂層似乎還能殺死癌細(xì)胞！

螺旋藻（spirulina）是一類由單細(xì)胞或多細(xì)胞組成的絲狀體，看起來(lái)像個(gè)小彈簧。

迄今為止，科學(xué)家們反復(fù)試驗(yàn)各種形狀的人造機(jī)器，有桿狀的、管狀的、球狀的，甚至是比一個(gè)細(xì)胞還小的籠子狀的。為這些微小設(shè)備持續(xù)供能一直是項(xiàng)挑戰(zhàn)，一是大多數(shù)供能燃料對(duì)人體都具有毒性，二是由于人體富含迷宮般的蛋白質(zhì)和其他分子，如何控制微型機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方向也是難點(diǎn)之一。

張博士團(tuán)隊(duì)巧妙地運(yùn)用可以穿透人體且不會(huì)造成傷害的磁場(chǎng)解決了這些問(wèn)題。

從這一理念出發(fā)，研究人員想設(shè)計(jì)能在體內(nèi)移動(dòng)的磁性元件。經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，螺旋體的快速扭轉(zhuǎn)效果最好。“讓我們感到驚訝的是，自然界就存在這種結(jié)構(gòu)，而且它的表現(xiàn)十分良好，”Max Planck研究所的物理化學(xué)家Peer Fischer評(píng)價(jià)，他并沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。

幾年前，張教授和他的團(tuán)隊(duì)就從海藻身上找到靈感，創(chuàng)造了一些具有功能的合成微機(jī)器人。這次，他們決定使用螺旋藻本身，通過(guò)工程改造使其散發(fā)熒光，以便追蹤。研究人員試著在體表跟蹤了這款熒光機(jī)器人后，又使用磁粒子成像（MPI）對(duì)其進(jìn)行體內(nèi)深層追蹤。

MPI是一種常用的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，通過(guò)探測(cè)注入血液循環(huán)中的磁性氧化鐵納米顆粒來(lái)生成三維圖像。研究人員通過(guò)一步法，快速為數(shù)百萬(wàn)的螺旋藻“穿”上了鐵氧化物（(Fe3O4）納米顆粒涂層使它們磁化。當(dāng)微型機(jī)器人進(jìn)入體內(nèi)深層無(wú)法通過(guò)熒光跟蹤時(shí)，仍可通過(guò)核磁共振繼續(xù)追蹤。

研究人員觀察了微型機(jī)器人在大鼠胃部的活動(dòng)。

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意想不到的腫瘤殺傷功能

這是一款生物相容性非常高且成本低廉的人體微型機(jī)器人策略。微型機(jī)器人在體內(nèi)的降解速度可根據(jù)涂層厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。所有降解物對(duì)正常細(xì)胞不具威脅，唯一例外的是癌細(xì)胞。研究表明，體外培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞暴露于螺旋藻48小時(shí)，90%都被破壞了。進(jìn)一步試驗(yàn)表明，螺旋藻產(chǎn)生了一種對(duì)癌細(xì)胞有毒的化合物。

張教授說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)還需要進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，比如它是否可攜帶藥物，我們需比較其定點(diǎn)給藥的效率是否高于口服或打針注射。目前，它還沒(méi)準(zhǔn)備好上臨床，但是，也許10年之后我們就能看到現(xiàn)實(shí)版的科幻故事了。”

原文檢索：

Multifunctional biohybrid magnetite microrobots for imaging-guided therapy  DOI: 10.1126/scirobotics.aaq1155