Science重磅：科学家造出微型机器人，在体内精准送药，即将进行人体临床试验

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

1966 年，美国上映了一部名为《神奇旅程》的科幻电影，电影中，为了拯救一名脑血管被破坏而危在旦夕的科学家，5 名医生乘坐潜艇，并被缩小为几百万分之一，通过注射到体内前往大脑修复血管，拯救生命。

这些在当时天马行空的科学幻想，如今正在成为现实。

2025 年 11 月 13 日，苏黎世联邦理工学院（ETH）的研究人员在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Clinically ready magnetic microrobots for targeted therapies 的研究论文。

该研究开发了一种沙粒大小（直径不到 2 毫米）的临床级磁性微型机器人，其能够在磁场引导下在血管内游动，向特定部位精准递送药物，从而避免全身系统性治疗带来的毒副作用，为精准靶向药物递送提供了一种有前景的解决方案。

研究团队表示，大约三分之一的已研发药物因毒副作用太大而未能获批上市。该研究开发的这种微型机器人能够将更少量的药物直接递送到需要治疗的部位，从而减少潜在的毒副作用。该技术可用于治疗导致中风的血管堵塞、脑肿瘤等疾病。

当你服下一粒药片时，只有极少量药物能最终到达病灶部位，大部分则散布全身，这种全身系统性给药方式常常导致脱靶效应，即限制了治疗效果，还可能增加毒副作用。实际上，大约三分之一的已研发药物正是因为毒副作用太大而未能获批上市。

几十年来，研究人员一直在探索如何利用微型机器人将治疗药物精准送达患处。这种靶向药物递送方式，能够在患处提高局部药物浓度，同时将全身药物暴露降至最低，从而减轻潜在毒副作用。

在这项新研究中，研究团队开发出了临床可用的磁控微型机器人靶向给药平台，让基于微型机器人的精准给药从概念走向现实。

过去二十年里，微型机器人在靶向给药领域展现出巨大潜力，但临床转化进展缓慢。问题在于现有研究往往“各自为战”——运动控制、药物装载、实时成像等关键技术被分开研究，缺乏整合。

该团队推出的平台实现了三大突破：

1、模块化设计。该平台将电磁导航系统、定制释放导管和磁性微型机器人无缝集成，可灵活适配不同临床场景，这种设计让医院无需大规模改造现有设施即可使用。

2、临床级导航系统。研究团队采用双 Navion 电磁导航系统，生成足够覆盖人类头部的 20×20×20 厘米工作空间，磁场梯度高达 1T/m，确保微型机器人在血管内稳定导航。

3、安全可降解的微型机器人。机器人由明胶基质制成，内含氧化铁纳米颗粒（提供磁响应）、钽纳米颗粒（X光下显影）和治疗药物。所有材料均已获美国 FDA 批准用于血管内应用，安全性有保障。

整个微型机器人为球形结构，直径约为 1.69 毫米，适合在猪模型大脑血管中运行，而猪的大脑血管与人类大脑血管尺寸相近。

研究团队设计了三种导航模式，让微型机器人适应不同血流环境：

旋转滚动：在血管壁上滚动，适合低流速区域；

逆流导航：对抗血流，最高可逆流 21.2 cm/s；

顺流导航：利用血流运输，磁梯度引导方向，分叉路口导航成功率高达 95%。

在微型机器人顺利到达患处时，通过 510 kHz 的高频磁场激发氧化铁颗粒产热，明胶基质会在 40 秒内溶解释放药物。这既实现了定时定点给药，又提供了安全机制——一旦微型机器人偏离目标位置，则终止溶解释放药物。

在仿生血管模型中的实验令人振奋：在内部颈动脉 37 cm/s 的流速下（接近成人实际血流速度），微型机器人被精准导航到大脑中动脉的不同分支。靶向溶栓演示更展示了治疗潜力：将载有重组组织纤溶酶原激活剂（rtPA）的微型机器人引导至血栓处，通过热溶解释放药物，7.5 分钟内血管开始再通，19 分钟后血栓基本溶解。

大型动物实验进一步验证了临床可行性：在猪模型中，研究团队在荧光镜引导下，成功通过三种导航模式将微型机器人引导至面部动脉、舌动脉等目标血管。在羊模型中，微型机器人甚至成功导航至第四脑室，展示了在中枢神经系统中的应用潜力。

尽管临床应用尚需时日，但这项研究为精准靶向给药提供了切实可行的技术路径。该平台的优势在于：材料安全、系统模块化、操作兼容现有临床流程。未来，这种技术可能用于治疗血管闭塞、局部感染或肿瘤等疾病。通过减少药物全身暴露，有望显著提高疗效同时降低副作用。

论文通讯作者Bradley Nelson表示，找到合适的材料组合，让这些微型机器人既能远程操控，又能保持足够小的体积以在狭窄的血管中穿行，这看起来似乎显而易见，但真正实现这一重大突破，团队花费了 20 年之久。下一步，团队将考虑在人类身上进行某种临床试验。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx1708