近日，哈尔滨工业大学贺强教授和吴志光教授率领的研究团队在《科学机器人》、《德国应用化学》等20余种国际期刊上发表了关于游动微纳米机器人主动药物递送技术的研究成果，这是该团队首次实现了游动微纳米机器人对脑胶质瘤的主动靶向治疗。
“常规的药物递送（打针或吃药）都是药物分子或载体在血液或其他流体中扩散进行的，无法精确控制药物到达的区域。”吴志光教授向南方+记者介绍，传统的药物治疗方法存在药物分子不可控的缺点。为了解决这一问题，该团队致力于研究拥有自推进游动能力的微纳米机器人技术，期望它们可以装载药物，主动地游动到病患区域，实现对药物的主动靶向递送。
传统的药物递送是被动递送，由于人体内多重生物障碍，这种方法递送药物的效率很低，不但存在剂量不足的问题，且容易产生较大的毒副作用。此前有学者进行研究，对最近 30 年以来的药物递送方式进行了统计，研究结果显示，递送约 12 个小时后，最高的递送效率还不到 1%。因此，药物主动靶向递送技术具有重要意义。
纳米医疗的设想最早出现在20世纪60年代的电影中，这部电影讲述了医疗工作者被缩小到纳米尺寸，进入到人体内的病患区域进行工作的故事。这种幻想如今已近现实。21世纪初，有科学家研究发现自然界许多微纳米尺度的东西可以实现游动，如细菌、精子等，它们通过在摆动过程中产生不对称的区域流体场向前运动。基于此种原理，科学家提出了游动纳米机器人的设想，应用于生物医学研究。
贺强教授在2010年加入哈尔滨工业大学微纳米技术研究中心，组建了国内首个游动纳米机器人研究团队。吴志光教授则长期致力于面向主动递送的游动微纳米机器人研究，他在2019年曾入选麻省理工科技评论“35位35岁以下科技创新人才”中国榜单。
贺强和吴志光团队的研究方向是基于天然细胞的游动微纳米机器人，他们之前已开发了基于红细胞的机器人，搭载此次治疗胶质瘤机器人的则是中性粒细胞。吴志光教授表示，下一步将继续进行有关脑科医学应用的游动微纳米机器人研究，让机器人成为一个脑部治疗平台，可以运输更多诊疗药物，将治疗范围拓展到癫痫、中风偏瘫等其他脑部疾病。
南方+记者联系到了贺强教授和吴志光教授，两位教授详细介绍了关于微纳米机器人主动靶向治疗脑胶质瘤的最新成果。
南方＋记者：游动微纳米机器人是什么？
吴志光教授： 1959年率先提出纳米技术的设想是诺贝尔奖得主理论物理学家理查德·费曼。他设想通过搬运原子或分子来构建微纳米尺度的微纳机器。纳米机器人应用范围和领域较广，在环境治理、生物医学、动态组装、活性材料等领域具有巨大潜力。
南方+记者：微纳米机器人着重于解决何种问题？相比传统方法（服药、输液等）有什么优势？
贺强教授：常规的药物递送（打针或吃药）都是药物分子或载体在血液或其他流体中扩散进行的，这些药物分子或载体随血流和其他生物流体的扩散就存在无法控制到达病患区域的问题，只能是流到病患区域有一定机会与病患细胞或组织发生反应进行治疗，即所谓的被动递送方法。
面对以上问题，具有自推进游动能力的微纳米机器人被寄予厚望，期望它们可以装载药物，主动地游动到病患区域，实现对药物的主动靶向递送。
南方+记者：您的微纳米机器人研究，相比医疗微纳米机器人领域其他的研究，实现了怎样的突破？
贺强教授：早期的游动微纳米机器人基本都是基于微机电系统（MEMs）等构件的，自身材料由金属、金属氧化物以及一些人造聚合物构成的。这样的微纳米机器人进入体内后存在两个问题：第一，不能降解，增加了很大的危险性；第二，它们是人体的外源物质，一旦进入体内会激发免疫系统，免疫细胞会去攻击它们（生物相容性差）。
天然细胞可以解决上述的生物可降解性与生物相容性问题，所以我们一直在研究基于天然细胞的游动微纳米机器人。我们之前开发了基于红细胞的机器人，后来想利用其他细胞的生物能力，就想到了中性粒细胞，这是一种免疫细胞，它能够自发地运动到发生炎症的地方，穿越血脑屏障等功能。
中性粒细胞喜欢吞噬细菌等外源物质。因此我们制备了一些载药的磁性粒子，并在其表面覆盖了一层大肠杆菌细菌膜，让这种粒子伪装成大肠杆菌，这样中性粒细胞就会提高对磁性载药粒子的吞噬量，可以实现在外源磁场下的驱动，同时还能维持药物在中性粒细胞内的稳定，防止在到达胶质瘤前药物提前泄漏。
南方+记者：微纳米机器人运用在医学方面，当下的主要困难是什么?
吴志光教授：当下最主要的困难是游动微纳米机器人在体内的精准实时成像，这是因为游动微纳米机器人尺寸过小，低于临床医疗成像技术分辨率，其次是游动微纳米机器人与生物组织在生物影响下的对比度不够大。
南方+记者：未来您的游动纳米机器人重点发展方向为何？还有什么需要突破的地方吗？
贺强教授：目前技术还没有进入临床实际应用，下一步将继续有关脑科医学应用的游动微纳米机器人研究。这种游动微纳米机器人不仅针对胶质瘤，更是一个脑部治疗平台，在不久的将来会让游动微纳米机器人运输更多诊疗药物，治疗范围拓展到癫痫、中风偏瘫等其他脑部疾病。
南方+记者：您对医疗微纳米机器人技术的发展现状怎么看？
吴志光教授：游动微纳米机器人将为精准医疗带来颠覆性变革。谷歌首席科学家雷·库兹韦尔曾预言，“人体即将可以植入纳米机器人，纳米机器人开始接管人类的免疫系统，把病原体，肿瘤等一系列病变错误进行修复。”
尽管已取得一定研究进展，但游动微纳米机器人在复杂环境中的驱动与控制仍面临挑战，考虑到涉及多学科领域合作交叉，只有科学技术积累雄厚且有志集中力量办大事的国家才有可能开发出游动微纳米机器人医疗系统，目前中国与美国是最有希望的国家。我们一直在努力，以期开创我国原创高科技产品与技术。
【记者】徐勉 实习生 王隽杰 贾奕
（受访者供图）
【作者】 徐勉
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