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可實(shí)時深組織成像并控制的微機(jī)器人系統(tǒng)

BFv1_robovideo ? 來源:YXQ ? 2019-07-30 10:57 ? 次閱讀
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想象一下,未來某天我們會制造出如細(xì)胞般大小,具有微納米尺度的馬達(dá)、汽車、飛機(jī)、潛水艇、甚至機(jī)器人。這些微納米尺度的馬達(dá)或機(jī)器人可以在我們的血液中游弋,攜帶藥物運(yùn)動到病患區(qū)域、最終治療威脅人類生命的疾病。

今年,加州理工學(xué)院高偉(Wei Gao)教授研究團(tuán)隊和汪立宏(Lihong V. Wang)教授研究團(tuán)隊設(shè)計的可在腸道內(nèi)實(shí)時定位并控制的微米機(jī)器人系統(tǒng),正在向這些科幻作品中的情節(jié)一步步靠近……

這項合作完成的突破今天以An ingestible microrobtic system using photoacoustic imaging for targeted navigation in intestine為題,發(fā)表于Science Robotics,引起微納機(jī)器人界的廣泛關(guān)注。

常規(guī)的藥物遞送主要依靠血液循環(huán)運(yùn)輸完成,這種被動擴(kuò)散方法受到多重生物屏障的阻礙不但導(dǎo)致有效劑量嚴(yán)重不足同時引發(fā)全身性的毒副作用,難以完成精準(zhǔn)藥物遞送的需求。微納機(jī)器人因其可在生物流體中進(jìn)行可控自主運(yùn)動,被認(rèn)為是靶向藥物遞送的理想方案。但是,對于微納機(jī)器人的實(shí)際醫(yī)學(xué)應(yīng)用,如何讓微納機(jī)器人實(shí)現(xiàn)在體內(nèi)實(shí)時成像與控制仍然面臨著挑戰(zhàn)。

可實(shí)時深組織成像并控制的微機(jī)器人系統(tǒng)

面對微納機(jī)器人體內(nèi)深層組織下實(shí)時成像與控制的難題,Science Robotics今天上線的這篇論文,介紹了加州理工學(xué)院高偉教授團(tuán)隊與汪立宏教授研究團(tuán)隊合作的最新研究成果,該研究成果為解決微納米機(jī)器人生物醫(yī)療中體內(nèi)成像和控制的瓶頸難題提供了思路。

研究團(tuán)隊設(shè)計了基于光聲斷層掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)動物體內(nèi)實(shí)施成像并控制的微機(jī)器人系統(tǒng)。他們將微米機(jī)器人包裹于具有保護(hù)層的微膠囊內(nèi)以免于胃酸等流體的侵蝕,借助光聲斷層成像技術(shù),包裹在微膠囊內(nèi)的載藥微納機(jī)器人可在動物體內(nèi)的實(shí)時定位,當(dāng)微機(jī)器人膠囊抵達(dá)體內(nèi)病患區(qū)域(比如腸道腫瘤)時,外源近紅外光可以穿透深層組織并引發(fā)膠囊破裂從而釋放微機(jī)器人。釋放出的微機(jī)器人依靠其高效游動可穿越生物屏障最終實(shí)現(xiàn)在病患區(qū)域的滯留和持久的藥物傳遞。

高偉教授認(rèn)為,這種微米機(jī)器人可以穿透消化道的粘液并在那里停留很長時間。這有助于提高藥物的供給,由于這種微米機(jī)器人主要由鎂組成,因此具有生物相容性和生物可降解性。我們設(shè)想構(gòu)建到達(dá)患病區(qū)域后可按需激活微型機(jī)器人,下一步的研究將著力于這種機(jī)器人的治療效果。

汪立宏教授對于生物醫(yī)學(xué)微納米機(jī)器人的未來做了進(jìn)一步的思考:你可以把這種微型機(jī)器人微放在你需要的地方,它們未來可以被用于藥物遞送或者智能微手術(shù)。高偉教授與汪立宏院士團(tuán)隊還將繼續(xù)合作以期實(shí)現(xiàn)更多突破。

作為論文的通訊作者之一,高偉教授近年來致力于柔性電子、可穿戴設(shè)備和生物醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人方面的研究并在《自然》、《自然 通訊》、《美國國家科學(xué)院院刊》、《美國化學(xué)會會刊》、《納米通訊》、《美國化學(xué)會 納米》、《先進(jìn)材料》等期刊發(fā)表論文80余篇,總引用超過9000次,高引用次數(shù) (H-index) 51。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標(biāo)題:[機(jī)器人頻道|物聯(lián)網(wǎng)]加州理工微機(jī)器人體內(nèi)實(shí)時成像調(diào)控并治療疾?。?/p>

文章出處:【微信號:robovideo,微信公眾號:機(jī)器人頻道】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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