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

現(xiàn)在，香港大學材料科學家Li Zhang（音譯：張立）團隊通過磁力信號可以操縱螺旋藻在體內(nèi)游走，這種生物合成機器人，將以最小副作用的方式實現(xiàn)定點給藥和局部微手術(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胞！

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

迄今為止，科學家們反復試驗各種形狀的人造機器，有桿狀的、管狀的、球狀的，甚至是比一個細胞還小的籠子狀的。為這些微小設(shè)備持續(xù)供能一直是項挑戰(zhàn)，一是大多數(shù)供能燃料對人體都具有毒性，二是由于人體富含迷宮般的蛋白質(zhì)和其他分子，如何控制微型機器的運動方向也是難點之一。

張博士團隊巧妙地運用可以穿透人體且不會造成傷害的磁場解決了這些問題。

從這一理念出發(fā)，研究人員想設(shè)計能在體內(nèi)移動的磁性元件。經(jīng)過比較發(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研究所的物理化學家Peer Fischer評價，他并沒有參與這項研究。

幾年前，張教授和他的團隊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器人。這次，他們決定使用螺旋藻本身，通過工程改造使其散發(fā)熒光，以便追蹤。研究人員試著在體表跟蹤了這款熒光機器人后，又使用磁粒子成像（MPI）對其進行體內(nèi)深層追蹤。

MPI是一種常用的醫(yī)學成像技術(shù)，通過探測注入血液循環(huán)中的磁性氧化鐵納米顆粒來生成三維圖像。研究人員通過一步法，快速為數(shù)百萬的螺旋藻“穿”上了鐵氧化物（(Fe3O4）納米顆粒涂層使它們磁化。當微型機器人進入體內(nèi)深層無法通過熒光跟蹤時，仍可通過核磁共振繼續(xù)追蹤。

研究人員觀察了微型機器人在大鼠胃部的活動。

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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器人策略。微型機器人在體內(nèi)的降解速度可根據(jù)涂層厚度進行調(diào)節(jié)。所有降解物對正常細胞不具威脅，唯一例外的是癌細胞。研究表明，體外培養(yǎng)的腫瘤細胞暴露于螺旋藻48小時，90%都被破壞了。進一步試驗表明，螺旋藻產(chǎn)生了一種對癌細胞有毒的化合物。

張教授說：“這項技術(shù)還需要進行更多實驗檢測，比如它是否可攜帶藥物，我們需比較其定點給藥的效率是否高于口服或打針注射。目前，它還沒準備好上臨床，但是，也許10年之后我們就能看到現(xiàn)實版的科幻故事了。”

原文檢索：

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