在国内外初次研制出多款微纳机器人，凭籍自推动活动，穿越多道生物樊篱的阻碍和隔绝，将药物送到眼球底部或脑组织深处，使青光眼、癫痫病、脑胶质细胞瘤、中风偏瘫等难办医疗困难有望取得处理。现在，这一些貌似神话的情形，正一步步酿成实际。
由哈尔滨工业大学微纳米技术研讨中心贺强传授及团队骨干成员吴志光传授等人完成的一系列科研项目，迄今累计被《科学机器人》、《德国应用化学》、《进步前辈功效资料》、《麻省理工高新科技批评》、《美国化学会杂志》等20余家国际期刊刊用，最高危害因子27.4分，由此奠基了我国科学家正在海内外医用纳米机器人研讨的领军位置。
据专家先容，惯例的药物递送如注射、吃药、静点等，全是药物份子或载体正在血液等流体中分散举行的，这一些药物份子或载体随血流等生物流体而分散，递送服从不高，且毒副反应比较重。有学者对近来30年以来的药物递送体例干出了统计，发觉递送约12小时后，抵达“路程”尽头的药物还不到1%。这意味着绝大部分药物已正在“邮路”上丧失了。是以，若何构建新型主动药物运输的“渠道”，成了学术界的热门和关怀。
1966年，有部外洋影戏《奇异路程》，描写了一位医学科学家身患重疾，为了生计，不能不做出一个冒险决意——将他的5名同事极端缩小到纳米尺寸，注射进本人的体内，直接“游”到病灶地区替他医治。事实上，人们借助这个虚幻故事，一向理想创造发明一种主动的游动纳米机器人，装载好药物正在人体内睁开“自由泳”，最终中转病变部位阐扬药效。
让人欣喜的是，自 2004 年起，业内就已逐渐进步、出现出了多种化学和外物理场(光电磁热等)驱动的游动微纳米机器人，这一些机器人可正在水中高效游动，但人体内环境非常复杂，不单单存正在水分，尤其是身体中另有血脑樊篱、血眼樊篱等多种生物樊篱，这一些生物樊篱正在护卫人体免遭外源细菌和病毒侵入的与此同时，还阻碍了机器人向病患地区精准投送药物。
中国微米微纳米技术学会微纳执行器取微体系分会理事、哈工大博士生引导导师吴志光传授引见说，初期游动微纳米机器人，根基全是基于微电机体系等构件，本身资料主要由金属、金属氧化物及人造聚合物组成。能够设想，那样的微纳机器人进入体内后，首先不克不及被降解，因此具有很大的危险性;其次，这一些金属物和聚合物是人体外源物质，生物相容性较差，一旦进入体内就会触发免疫体系的“警报”，受到免疫细胞的围歼，以致“出师未捷身先逝世”， 还没来得及展开生物医学事情，就曾经被人体免疫体系“绞杀”了。
“研发微纳尺寸机器人首先要处理的是驱动题目，很多宏观世界的驱动方式正在微观世界里却难以实现。”吴志光传授打个比方说：“比如您躺正在浴缸里，感到浴缸里全是水，能够浮动。如浓缩成纳米标准，您身旁就不是水，反而是一种十分浓稠的‘糖浆’，所以您没法突破工夫对称性，就会被束缚住，动弹不得。”
科学家发明，自然界有良多微纳米标准的物品可以自立游动，如同“一天到晚泅水的鱼”，比方份子马达、生物马达，另有细菌、精子等，根据摆动过程中发生的不对称的地区流体场向前活动。基于这个道理，良多人开端提出了一系列游动微纳米机器人，并引入生物医学研讨范畴。而早正在2010年，贺强传授就正在哈工大组建了首个游动纳米机器人研发团队，正在他的顶层设计下，吴志光及同事应用化学办法，初次将原子组装成微纳米的布局，正在化学场或外光、磁场下乐成实行了可控游动，乃至直接引诱志目的细胞。
“然而，这些微纳机器人以后要想正在临床中转化运用，有两个重要环节是绕不开的。”吴志光传授注释说，首先微纳机器人需求可以正在庞杂的人体环境中活动。“这内里大抵分为三类，一是主动突破细胞膜，二是让它们正在血液中运转起来，三是正在眼内玻璃体和胃肠道粘液等多孔生物流体中活动。”为此，吴志光团队开动脑筋，初次将微纳米机器人伪装成自然细胞，进而“骗过”了免疫系统的袭击。
与此同时，正在逆血流游动时，流速对微纳米机器人有较大危害。团队发觉，自然界有良多植物和微生物正在流体的环境下生计，为了更好地顺应流动性的环境，这一些性命常常挑选贴近基底活动。受此启示，贺强团队研创了两种能够沿着基底活动的游动微纳米机器人，和一款尺寸比生物水凝胶孔径更小的机器人，后者可正在眼泪玻璃体中自在穿越。这类机器人表面有一个润滑层的微纳米器，其头顶部呈螺旋形布局，可操纵活动标的目的和速度，精确度约正在9平方毫米范围内，达到了现正在惯例的眼科药物载体没法企及的程度。
另一个题目便是活动微纳米机械人的成像和节制。吴志光诠释说：“纳米机械人的尺寸较小，普通比惯例的成像分辨率低良多，并且和生物组织的对比度缺乏。”团队经过包裹机械人，使表面尺寸成像分辨率得以变大;取此同时借助行动分手要领，提取并掌控完整来自于游动微纳米机械人的行动行动，将其取生物组织举行辨别，终究完成了对活动微纳机械人的实时成像和正确操控。迄今为止，科研团队领先应用可控化学组装设计并合成了不一样尺寸、构造和功用的微纳米机械人，阐清楚明了低雷诺数下机械人自推动活动的构效干系、为游动微纳米机械人在生物医疗等行业取得了阶段性功效。
正在这一些主要结果中，贺强团队初次研制了有用且稳定地携带紫杉醇等抗癌药物的机器人，依托自立研发的控制系统，打破血脑樊篱和血肿樊篱，将药物送进脑部病变深处，明显增强了紫杉醇的浓度及靶向服从，使脑胶质细胞瘤的固执“碉堡”由内部被瓦解成为可能。而由吴志光传授到场的国际合作课题“一群平滑的微型螺旋机器人穿过眼睛的玻璃体”，应用纳米级3D打印技能建造的机器人“小蝌蚪”，成功地“游进”实验植物的眼球，不到30分钟内，就已“抢滩上岸”视网膜，比类似巨细的药物颗粒经由过程眼睛的速度快了10倍，为将来青光眼、黄斑水肿、白内障的医治趟出了一条新路。《科学》、《自然》等多家闻名学术媒体纷纭报导了他们的工作进展，并赐与高度评价。
展望将来，纳米级技能不再只是好莱坞大片里超等好汉才气拥有的酷炫高科技，而将切实地造福人类生活。美国将来学家、谷歌工程总监雷·库兹韦你预言说：往后，医疗纳米机器人有望把人脑和云脑(云盘算体系)连接起来，进而进步人类智力和延伸人类寿命。2030年，纳米机器人将会定居正在人体内，跟着血液循环遍及人体，演进成“人机交融”的一部分。“远景夸姣，将来可期!”贺强传授默示，正在科学家眼前，往后的探索之路还很冗长，究竟生物医疗器械或药物要经由好长时间的多期临床实验和调查才气开华结实，因而要经得起失利，耐得住寥寂。(通讯员 衣晓峰 记者 李丽云)