哈工大開發(fā)醫(yī)用微納機(jī)器人研究成果

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2023-05-3008:42近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室、哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院等聯(lián)合開發(fā)出仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人，可實現(xiàn)在靜脈血高速流環(huán)境中可控運(yùn)動及靶向駐停，相關(guān)成果以《可在血管中靶向駐停的仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人》（Bioinspiredclaw-engagedandbiolubricatedswimmingmicrorobotscreatingactiveretentioninbloodvessels）為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（ScienceAdvances）上。同時，《自然》（Nature）雜志以《仿水熊蟲爪形結(jié)構(gòu)為游動微納米機(jī)器人提供抓地力》（Clawslikeatardigrade’sgiveswimmingmicrorobotsagrip）為題將該成果作為研究亮點（Researchhighlight）進(jìn)行報道。

微納機(jī)器人憑借其體積小、質(zhì)量輕、推重比大等特點，在藥物靶向遞送領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。然而，多年來卻因面臨如何實現(xiàn)在血液高流速環(huán)境下高效驅(qū)動、如何實現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)靶向釋放等挑戰(zhàn)而無法在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用。

針對上述問題，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人，可以讓機(jī)器人“跑得更快”，其模仿緩步動物水熊蟲利用爪子在動態(tài)環(huán)境中的運(yùn)動方式設(shè)計了爪形表面結(jié)構(gòu)，以提高微納機(jī)器人的驅(qū)動效率，實現(xiàn)了讓直徑20微米的機(jī)器人可在20000微米/秒的靜脈血流環(huán)境中高效運(yùn)動。為讓機(jī)器人“停得住”，團(tuán)隊通過多磁場復(fù)合調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了微納機(jī)器人在生物組織表面可控駐停及藥物靶向釋放，駐停時間大于36小時。該研究可顯著提高藥物靶向遞送效率，為惡性腫瘤精準(zhǔn)治療提供新思路。仿水熊蟲醫(yī)用微納機(jī)器人工作原理

哈工大為論文第一單位。機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室李天龍教授、博士研究生于世民，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院孫備教授、李軼副研究員為共同第一作者。機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室吳志光教授、趙杰教授為論文共同通訊作者。機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室任玉坤教授、潘昀路教授、格拉頓教授，博士研究生王鑫龍、宋春磊、張展翔為論文共同作者。該研究工作得到張廣玉教授的指導(dǎo)和大力支持。

該研究獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、哈工大醫(yī)工理交叉基金等項目資助。

論文鏈接：/doi/10.1126/scia