受細菌啟發,全新可變形醫療微型機器人

作者 | 發布日期 2016 年 07 月 28 日 20:21 | 分類 奈米 , 尖端科技 , 機器人 follow us in feedly

在科技持續追求微型化的趨勢下,奈米機器人至今依然熱度不減。醫療領域中,從設計成可以吞嚥,到在血液中游動的實驗機器人,都包含在研究範圍內。但最令人頭痛的問題之一,在於如何控制釋放出去的微型機器人。於是瑞士的洛桑聯邦理工學院(EPFL)與蘇黎世聯邦理工學院(ETHZ)合作團隊便挺身而出,發明了一種新型態的微型機器人,很有可能在幫助藥物投送到人體中,邁出劃時代的第一步。




合作團隊在投稿《Nature Communications》的研究中指出,這款機器人原型是柔軟、可伸縮且不具動力的。他們是受到現實中微生物的啟發,尤其是布氏錐蟲(Trypanosoma brucei,一種會散播非洲嗜睡症的寄生原蟲),於是設計出這款微型機器人。它擁有兩種造型,一種是平整的頭部搭配螺旋狀的尾部;另一種則是單一完整的細小螺旋狀構造。由具有生物相容性的聚合物和水凝膠製成,搭配狀態良好的氧化鐵,能夠對磁性產生反應。目前團隊已經製造出 500μm(微米)寬的成品,可以透過電磁場控制它。

目前研究人員正在測試各種配置,利用新的製造技術,致力讓微型機器人不但能移動,而且還要快速量產。透過切換電磁場的方向,可以引導在實驗液槽中的機器人移動。當一整群機器人抵達目標時,它們還能因應周圍環境溫度變形。在這篇研究的案例中,研究人員使用特定的非游離波長雷射,讓周圍溫度升高到 40℃,大約是嚴重發燒的程度,微型機器人的彈性係數隨即發生變化,能夠平展開來,在血液中釋放親水成分。

該等級的醫療微型機器人能廣泛運用在輸送藥物、顯微手術及清理動脈阻塞等方面。當前醫療科技的進步,讓我們已經有能力在身體特定範圍施展高度針對性的治療,以及執行某些類型的修復或療程,而不會造成額外創傷,這些都驅使相關研究不斷持續進行。

在化療中,所需要面對最嚴峻的挑戰之一,就是如何將抗癌藥物直接投放在癌細胞生長的部位而不損害周圍健康的組織。通常一系列專門用來殺死癌細胞的化學療程,效果相對快速,可是為了除去癌細胞而投入高劑量的藥物,同時也會殺死許多正常細胞。現今,高度針對特定部位的療法對部分癌症有效,但前提是癌細胞生長的組織必須是隔離孤立的,讓治療能在局部範圍施展。有了微型機器人,可提升將針對性的藥物療施放到具體位置的能力,顯著改善某些類型癌症的死亡率。

(首圖來源:EPFL

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