遥控机器人可用来消灭临床医疗中难缠的细菌生物膜

医疗植入物表面形成细菌生物膜绝对不是什么好事。不过，很快就会有一种新方法可以清除这些细菌生物膜，即使用微型遥控液体机器人。当几乎任何人造物体被植入体内时，有害细菌都有可能在其表面和周围组织中繁殖。微生物会形成一层粘稠的涂层，即生物膜，这种生物膜对抗生素有抗药性。因此，有时需要进行第二次手术来清理和消毒植入物。

由于机器人采用水凝胶材质，它们可以渗入原本会被遗漏的角落和缝隙

过去，科学家已经开发出微型遥控物体——技术上称之为“机器人”——可用于去除生物膜。然而不幸的是，这些机器人通常只在相当光滑、均匀的表面上有效。它们根本无法进入角落和缝隙。

新型液体机器人的设计充分考虑了这一限制因素。它们是由香港中文大学 (CUHK) 的科学家与新加坡南洋理工大学和德国马克斯·普朗克智能系统研究所的同事共同研究的成果。

每个机器人基本上都是一小团交联聚乙烯醇 (PVA) 水凝胶，里面装有钕铁硼磁性粒子以及两种抗菌剂：左氧氟沙星和吲哚美辛。

这个想法是，如果植入部位发生感染，机器人将通过微创内窥镜手术运送到该部位。一旦机器人被放置在生物膜上，它的位置就会通过内窥镜和 X 射线荧光检查实时跟踪。

该图说明了机器人如何由人类操作员远程控制 香港中文大学

利用安装在患者体外的机械臂上的永久磁铁，可以远程驱动和操控机器人。根据机械臂移动磁铁的方式，机器人既可以在光滑的基质上滑动，也可以在不规则的表面上滚动，例如医用网，并在滚动过程中渗入其中。

无论哪种情况，机器人都会通过三种方式破坏生物膜。

首先，它在穿过材料时会将大部分细菌铲除。此外，它还会释放两种抗菌剂，杀死产生生物膜的微生物。最后，任何经受住最初冲击的生物膜碎片都会粘在机器人的凝胶状身体上，被机器人带走，而不是留在植入物上。

该图显示了机器人破坏细菌生物膜的三种方法

生物膜清除过程完成后，机器人就会通过腹腔镜插入的磁铁从体内移除。

在对提取的猪消化系统进行的实验室测试中，该技术能够将 3D 结构疝气网片上的生物膜减少 84%，并杀死金属二元支架上 87% 的细菌。而测试并未止步于此。

领导这项研究的香港中文大学张莉教授表示：“在支架感染的小鼠模型中，小鼠体重在12天内完全恢复，与对照组相比，炎症指标减少了40%。”

该研究的论文最近发表在《科学进展》杂志上。