港科大（广州）微纳米机器人，书写粤港澳医工交叉创新答卷

当肉眼无法辨识的微型机器人，能够在人体内穿梭游走，成为精准递送药物的小小“快递员”，一场来自粤港澳大湾区的前沿科研探索正在悄然发生。

9月3日，香港科技大学（广州）陈模军助理教授团队关于微米级机器人在人体内定点游走的相关科研成果登上中央电视台《新闻联播》——不到10微米的微型机器人能够实现精准定位、分段改造，未来有望应用于微创医疗领域。

起心动念：

破解癌症给药的现实困境

10微米是什么概念？

日常生活中，人类一根发丝的直径大约50-100微米，也就是说，把5-10个微型机器人并排摆在一起，才抵得上一根头发的粗细。

而微观生物学上，一颗人体红细胞直径7-8微米，这意味着单个微型机器人的尺寸仅略大于红细胞，肉眼完全不可见，只有借助显微镜才能观测。

正因为尺度和血细胞接近，微型机器人才具备在人体微循环血管内游走的条件，把那些原本无法精准递送的药物送往特定靶点；但也正是这个极小的尺度，给材料制备、驱动控制带来巨大的工程挑战。

陈模军助理教授团队的初衷，就是希望能够成功造出这样的微型载体，实现通过磁场控制把药物直接送到病灶位置、定点释放，提高药效，降低治疗副作用，未来有望用于癌症治疗等。

陈模军助理教授团队

而在开发成本方面，不同于基因编辑、细胞培养等高成本工艺，这套磁控微纳米机器人采用增材制造思路，工艺参数固化后，就可以实现批量制备，未来有望从源头降低治疗成本。

项目从最初构思到实现功能原型，前后历经三年打磨，充分验证“港科大一体，双校互补”的机制优势：香港科技大学团队在项目早期提供流体力学仿真支持，通过演算模拟血液、腔体内部流体状态，完成机器人结构的优化设计；核心研发、材料迭代、设备搭建、实验验证工作，则在港科大（广州）实验室落地完成，实现 “理论仿真香港协同，工程制备广州落地” 的协作模式。

材料攻关：从大型装备

到微米尺度的跨界

材料，是决定微米机器人能不能进人体、能不能干活、会不会“伤人”的核心，必须同时具备优秀的生物相容性、可降解性、驱动与响应性、载药与控释能力、成像示踪能力等。

博士四年级学生周梅，是本项目中负责材料研发的主力。她主攻先进制造与机器人领域，拥有航天大型装备研发的经历积淀，曾参与国家空间站机械臂、大型无人机系统等重大工程研发，习惯在米级、十米级尺度下设计重型装备。

这是她第一次将视角由宏观转向微观，专注于微米级软体机器人的研发课题。

从浩瀚宏大的航天工程，缩小到需要借助显微镜才能观察的微观世界，无疑是一次极具挑战的跨界转型。“宏观机械看得见、摸得着，零件组装效果一目了然；但微观尺度之下，环境湿度、氧气浓度的细微波动，都会直接干扰材料成型。” 周梅介绍道。

博士生周梅在显微镜下观察打印的结构

这种制备上的苛刻条件，还只是第一道难关——当微米机器人面向体内应用时，材料远不只是制造机器人的 “原料”：它同时充当骨架、提供动力、实现靶向识别、存储药物、支持成像示踪，还需要可控降解、控制毒性。很多微米机器人方案在体外实验取得成功，可一旦进入活体动物实验就宣告失败，核心瓶颈就出在材料上。没有合适的生物材料，微米机器人就很难从实验室走向人体临床。

跨界突破的背后，是无数次试错的沉淀。项目启动近一年内，周梅长期扎根实验室，和许许多多在科研一线耕耘的研究者一样，从清晨到凌晨，日复一日调试配方比例、观测成型效果，持续摸索材料适配方案，在反复试验中打磨技术路径，最终啃下这块“硬骨头”，攻克了材料方面的技术难题。

自研底座：不止医疗

解锁多产业创新潜力

材料攻关只是第一轮挑战，团队还需继续攻坚，实现机器人从一维、二维向三维跨维度功能升级，完成细胞抓取、定点运动等复杂动作。

这时，另一位博士生庄凯自研的高精度纳米级3D打印平台起了核心作用。该平台硬件结构、操作软件全部为自主研发，并融入AI工具辅助，既提高了微米级机器人运动可视化程度，也推动了研发效率的提升。

博士生庄凯利用自研的高精度纳米级3D打印平台工作中

“市面上一台同类型商用设备价格可达两三百万元，而这套系统是我们学生自行开发搭建的，它也成为整个项目最重要的技术底座，支撑起微纳米机器人的重要制备工作。”陈模军助理教授介绍道。

事实上，平台的应用远不止生物医学场景——同样一套硬件，也能够用于半导体领域光波导打印、高端PCB电路板修复，释放出可观的产业潜力。

团队博二学生孙泽基介绍：“传统光波导制造依赖光刻蚀工艺，减材过程不仅耗材消耗巨大，还必须在高等级洁净间内开展，建设运维成本高昂。而这套技术依靠增材制造按需用料，可在常温常压普通室内环境完成光波导打印，作为国内为数不多使用磁控技术实现光波导打印的方案，能够削减约90%材料与人工成本，在光通信产业具备广阔想象空间。”

未来，这项融合材料、智能制造、生物医学的交叉技术，在瞄准肿瘤精准治疗的临床痛点的同时，有望向半导体等多个工业领域拓展应用边界，打造粤港协同创新、培育新质生产力的鲜活样本。

打破壁垒：本科也能入局

机会向少年研究者敞开

在陈模军助理教授的课题组中，有着来自机械、材料、流体、自动化等不同背景的硕博学生、本科生。导师把握大方向、因材施教，给予学生充分的创新自由度，并鼓励跨学科碰撞与多领域资源衔接。

这也是香港科技大学（广州）“探索者”本科生科研计划（X Program）的初衷——在该制度下，科研不再是研究生、博士生的专属，大一、大二的本科生也能够进入教授课题组，由学校提供经费、仪器支持，在一次次实操中参与真实科研项目，完成科研启蒙。

例如，来自大二的本科学生杨飞扬在此次科研项目中深度参与磁编程、打印工艺研究，在团队一次次材料配比失败、方案推翻重来之中学习、体验、提升，真正实现科研训练前置。

大二本科学生杨飞扬参与项目实验

另一位大二学生向天宜则透露：“我最喜欢的是学校完善的设备共享体系，中央实验室全校可用，红鸟创客空间对外开放，我们实验室还有不同背景的成员互相学习，有研究生、博士生师兄师姐的指导，氛围很好。”

图为红鸟创客空间，其配备3D打印、机械加工、材料制备、电子测试等全套设备；支撑学生自主实验、原型制作；本科生也可以申请使用，陈模军团队微纳米机器人的部分设备调试便依托这类公共平台完成。

越来越多的本科生在港科大（广州）从最初观摩学习起步，逐步参与实验调试、数据记录，甚至参与部分工艺方案讨论，在真实的前沿课题中完成从课堂知识到科研实践的跨越，走进实验室接触高端设备，在试错与迭代当中建立科学思维。

湾区沃土：打通创新全链条

孕育原始创新新范式

前沿交叉学科的突破，离不开粤港澳大湾区独特的区位优势。香港的研究积淀、南沙的产业空间与政策支持、珠三角完备的制造业基础，三者叠加，恰好适配医工融合这类 “从基础研究到产业转化长链条” 的科研方向。很多前沿技术在单一城市很难走完从实验室到产业化的完整路径，而粤港澳大湾区，能够提供基础研究、动物实验、医疗器械制造、临床验证的全链条创新生态。

微纳米机器人的探索，本质上是大湾区新质生产力培育的缩影。基础研究不再是孤立的论文产出，而是面向真实临床痛点、产业需求的原始创新。香港科技大学（广州）扎根南沙，依托 “港科大一体，双校互补” 的制度设计，持续吸引跨学科科研人才，鼓励打破学科边界，把航天、机械、材料领域的成熟技术，迁移到生物医疗、半导体等新兴赛道。

“前沿科研的价值，在于把实验室里的创新，最终落到解决真实社会需求上。” 陈模军助理教授再一次鼓励团队的青年科研人员。

陈模军助理教授简介

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陈模军，香港科技大学（广州）智能制造学域助理教授，香港科技大学机械与航空航天工程系联署助理教授。其研究领域包括微纳米3D打印技术、光电子器件、微纳米机器人以及可穿戴器件，在Advanced Materials (front cover), Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano, Advanced Functional Materials, Small (frontispiece)等先进制造和材料领域权威期刊发表论文近30篇（封面论文4篇），获批5项中/美发明专利。教育部U40青年人才，“十四五”国家重点研发计划课题负责人，主持国家自然科学基金项目，广东省自然科学基金项目、多个市级项目以及相关企事业单位的横向项目，担任eScience青年编委（impact factor: 42.9）和中国力学学会微纳尺度流动专业组委员。

现阶段，团队已经完成微纳米机器人在细胞层面的生物安全性验证，后续将开展小鼠、兔、大动物实验验证，并联动医疗机构、药企开展进一步联合攻关。陈模军助理教授表示：“团队多项专利正在撰写申报，计划待论文发表之后，进一步对接大湾区医疗机构、产业资源推进转化落地。”

于微米之间，见天地之阔

当机器人小到红细胞尺度

期待更多奇迹

在港科大（广州）这片科创热土上

悄然孕育、拔节成长

来源：副校长（研究）办公室