科學(xué)家用磁場操縱藻類機(jī)器人

幾十年來，工程師們一直在努力打造能夠在人體內(nèi)部運送藥物或進(jìn)行手術(shù)的醫(yī)療機(jī)器人——這在1966年的科幻電影《奇異之旅》中并沒有多么神奇。

現(xiàn)在，通過對磁信號的響應(yīng)，科學(xué)家已經(jīng)能夠操縱螺旋藻——一種微小的植物和食物補(bǔ)充劑——從人體中穿過。這種生物混合機(jī)器人有朝一日可以將藥物運送到身體的特定部位，從而減少副作用。更有甚者，這種機(jī)器人以及它的磁場似乎可以殺死癌細(xì)胞。

作為一種海藻，螺旋藻看起來就像一個微小的螺旋狀彈簧。在微觀層面，研究人員一直在嘗試用桿、管、球，甚至不比細(xì)胞大的籠子制造機(jī)器人，并取得了不同程度的成功。

在這些微型設(shè)備上安裝有足夠動力的電源是一項相當(dāng)具有難度的挑戰(zhàn)，因為大多數(shù)潛在的燃料對人類都是有害的。另一個問題是，為這種微型機(jī)器人在身體的蛋白質(zhì)和其他分子迷宮中導(dǎo)航，需要一種控制其運動并觀察其位置的方法。

因此，中國香港中文大學(xué)的材料科學(xué)家張力（音譯）就把目光轉(zhuǎn)向了磁性和生物有機(jī)體。在身體外部產(chǎn)生的磁場可以穿透活體組織而不對其產(chǎn)生傷害，從而使得研究人員能夠在體內(nèi)移動磁化的物體。

為了最大限度地提高移動性，能夠快速旋轉(zhuǎn)的螺旋體無疑是最好的。也就是說加入螺旋藻。“你能在自然界中找到這樣一個方便的結(jié)構(gòu)并且表現(xiàn)得非常好，這是很讓人驚訝的。”并未參與該項研究的Peer Fischer說。他是德國斯圖加特市馬克斯·普朗克學(xué)會智能系統(tǒng)研究所的物理化學(xué)家。

生物相容性是一個非常重要的特性。微型機(jī)器人會在數(shù)小時或數(shù)天內(nèi)降解，這取決于其涂層的厚度；但它不會損害大多數(shù)細(xì)胞。唯一的例外是癌細(xì)胞——在實驗室培養(yǎng)皿中生長的腫瘤細(xì)胞，大約有90%在暴露于螺旋藻中48小時后被殺死了。進(jìn)一步的測試表明，螺旋藻會產(chǎn)生一種僅對癌細(xì)胞有毒性的化合物。“殺死腫瘤細(xì)胞的行為似乎是一個有趣的、意想不到的特征。”Fischer說。

但是對于全世界現(xiàn)有的6支正在開發(fā)這種微型機(jī)器人的研究團(tuán)隊來說，未來還有很長的路要走。例如，張力的團(tuán)隊仍然需要證明他們的微機(jī)器人可以攜帶貨物——例如在螺旋體中附著的藥物，并且能夠比服用或注射更有效地傳遞這些藥物。

“它還沒有準(zhǔn)備好供醫(yī)生使用。”Wang說，但他認(rèn)為再過10年，這項技術(shù)可能就已經(jīng)準(zhǔn)備好了。“每個人都想實現(xiàn)這個奇妙的旅程。”