有了成功游走在人体中的微型机器人,杀死癌细胞不再遥远

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楼主 2019-05-09 11:08:41
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智能语音对话机器人


▲ 导语:

正如《未来简史》中所预言,现代科技解决了曾经长期威胁人类生存、发展的瘟疫、饥荒和战争,开始追求永生不老、幸福快乐和具有“神性”的人类,随着这项医疗机器人研究的不断推进,人类离永生尽管还很遥远,但离癌症这个顽疾或者已在咫尺之间。

 



最近几十年来,科学家们一直在试图创造能够在人体内运送药物或者进行手术的医疗机器人,如今,通过磁信号的响应,科学家们已经能够操纵螺旋藻机器人在体内穿行。最新的研究报告指出,这种机器人以及它的磁场甚至可以杀死癌细胞。而更令我们振奋的是,支撑这类微型机器人的工作原理的材料并不昂贵。

 

这个令人兴奋的最新研究在美国科学杂志《科学机器人》于11月22日发表,《科学》杂志自1880年创立后,200多年间,已经发展为世界顶级期刊,成为全世界最为权威的学术期刊之一。2016年,《科学》杂志加入一位新成员:《科学机器人》(Science Robotics),这也意味着机器人研究迎来黄金时代。


▲ 在人体游动自如的微型机器人


无论是独立工作还是与人类一起合作,机器人正在变得无处不在。它们在遥远的太空里遨游,在神秘的海洋里探索,它们既是我们的医生、也是我们的司机,它们正在融入我们的日常生活之中。而人类研究癌症已经100多年,至今却依然无法攻克,或者,这正是我们的医疗机器人大显身手的时候了。


《神秘旅程》(Fantastic Voyage‎ )剧照

 

热爱科幻电影的小伙伴们可能记得1966年《神秘旅程》(Fantastic Voyage‎ )这部影片,故事描述一名苏联科学家逃到美国,因为他的脑血管遭到间谍破坏而命在旦夕。五名美国医生被缩小成几百万分之一置于水中,注射进科学家体内进行血管手术。电影根据科幻大师艾萨克·阿西莫夫 (Isaac Asimov )的同名科幻小说改编,作为20世纪最伟大的科幻作家,其代表作之一《机器人》五部曲可以说早早预言了今天甚至明日的人工智能时代。

 

现在,这部科幻电影中的场景又再次出现在我们的现实世界里,科学家们已经可以操纵螺旋藻(spirulina),这是一种利用氧化铁纳米颗粒包裹数百万个螺旋藻来磁化海藻,通过磁场让这些医疗机器人在人体中游走,然后这个机器人可以将药物运送到人类身体的特定部位。这不仅使副作用减至最小,更重要的是,这个医疗机器人和它的磁场似乎可以杀死癌细胞。

 

这个最新研究成果由香港中文大学的材料科学家张力(音Li Zhang)和他的团队发布。


▲ 螺旋藻看起来像一个小小的螺旋弹簧


事实上,对螺旋藻的研究张力并非第一位。螺旋藻作为一种藻类,在微观上看起来像一个小小的螺旋弹簧,研究人员一直在各个方向尝试并取得不同程度的成果,从杆,管,球体,甚至笼子中制造机器人。让这个微型装置有足够的能源可以游走在人体中已经是一个相当大的挑战,因为大多数供能燃料对人类有毒。另一个难点是,如何将这样的微型机器人通过人类身体的蛋白质和其他分子组成的复杂迷宫,这即需要一种控制微型机器人运动的装置,也需要对机器人游走在哪个位置了如指掌。

 

所以,张力将研究方向放在磁场和生物体。人体外部产生的磁场可以穿透活体组织,而不会对人体造成伤害,从而使研究人员能够将磁化的物体移动到人体内部。研究团队开发了一种合成法来磁化海藻——用氧化铁纳米颗粒包裹了数百万个螺旋藻。较长的浸出时间可以实现更多的控制,但是较短的浸出时间却使研究人员能够更容易地检测到荧光,这样可以使用核磁共振(NMR)的医学成像技术监测其发出的荧光,在身体深处跟踪微型机器人的行走路线,并可以使机器人变的灵活自如。

 

德国物理学家费歇尔(Peer Fischer)表示:“这是一个令人惊讶的进步,这个微型机器人可以如此精确且无害地在生物体游走。”

 

美国加利福尼亚大学圣迭戈分校纳米工程师Joseph Wang说:“你可以在身体内追踪这些机器人游泳者。这种医疗微型机器人,它具有生物相容性,且成本低廉。”

 

这种微型机器人的生物相容性是重要的特征。微型机器人在数小时或数天内降解,这取决于涂层的厚度; 但它不会损害大多数细胞。唯一被损害的细胞是癌细胞,在实验室培养皿中生长的肿瘤细胞,大约有90%在暴露于螺旋藻中48小时后被杀死了。进一步的测试表明,螺旋藻产生一种对癌细胞有毒的化合物。Peer Fische说:“这个微型机器人能够杀死癌症行为似乎是一个有趣的,意想不到的特征。”

 

当然,全世界许多科学家们现在正在研发的这种微型机器人未来还有很长的路要走。例如,张力的团队仍然需要证明他们的微机器人可以携带货物例如在螺旋体中附着的药物,并且能够比口服或注射更有效地传递这些药物。

 

目前,这个微型机器人已经在老鼠身上成功实验。尽管《科学机器人》杂志认为,张力的这项研究目前在医疗上的应用还没有成熟,到能够医用预计还需要10年左右的时间,正如《未来简史》中所预言,现代科技解决了曾经长期威胁人类生存、发展的瘟疫、饥荒和战争,开始追求永生不老、幸福快乐和具有“神性”的人类,随着这项医疗机器人研究的不断推进,人类离永生尽管还很遥远,但离癌症这个顽疾或者已在咫尺之间。

 

我们每个人都想在有生之年可以亲眼目睹,阿西莫夫笔下医疗微型机器人的人类身体的神秘旅程( Fantastic Voyage)‎。

 

(创新家编译。图片来源于《科学机器人》杂志)




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