加州理工微机器人体内实时成像调控并治疗疾病

  • 日期:07-29
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知社学术圈

  想象一下,未来某天我们会制用微纳米尺度制造电机,汽车,飞机,潜艇,甚至像细胞一样大的机器人。这些微纳米级电机或机器人可以在我们的血液中游泳,将药物运送到患者的区域,并最终治疗威胁人类生命的疾病。

今年,加州理工学院的魏高教授和微机器人系统的研究团队由李宏伟的研究团队设计。可以在肠道内定位和控制的王,正在逐步接近这些科幻小说中的情节.

这项合作的突破今天发表在ScienceRobotics上,标题为Aningestiblemicrorobticsystem,使用了相应的声学成像技术,在微纳机器人界引起了广泛的关注。

常规药物递送主要依赖于血液循环,并且这种被动扩散方法受到多种生物屏障的阻碍,这不仅导致严重不足的有效剂量而且还引起全身毒性副作用。很难完成对精确药物输送的需求。微纳米机器人被认为是靶向药物输送的理想解决方案,因为它们在生物流体中可控制地自主运动。然而,对于微纳米机器人的实际医学应用,如何使微纳米机器人实现实时成像和体内控制仍面临挑战。

可实时深组织成像并控制的微机器人系统用于实时深度成像和控制的微机器人系统

针对微纳米机器人深部组织下的实时成像和控制问题,ScienceRobotics今天介绍了本文,介绍了加州理工学院教授团队,高伟教授和王立红教授研究成果的最新研究成果。球队。纳米机器人生物医学中的体内成像和控制的瓶颈问题提供了一个想法。

研究小组设计了一种基于光声层析成像的微机器人系统,实现动物的成像和控制。它们将微型机器人封装在具有保护层的微胶囊中,以保护它们免受胃酸等液体的侵蚀。利用光声层析成像技术,当微型机器人到达受影响的身体区域(如肠肿瘤)时,包裹在微胶囊中的载药微纳米机器人可以实时定位在动物身上。外源性近红外光可以穿透深层组织,导致胶囊破裂,释放出微型机器人。释放的微型机器人依靠其有效游泳穿过生物屏障,最终实现患者区域的保留和持续的药物输送。

高伟教授认为,这种微型机器人可以穿透消化道的粘液,并在那里停留很长时间。这有助于增加药物的供应,这些药物是生物相容的和可生物降解的,因为它们主要由镁组成。我们设想在患病区域到达后可以根据需要激活微型机器人,下一步将集中于该机器人的治疗效果。 (“Thesemicromotorscanpenetratethemucusofthedigestivetractandstaythereforalongtime.Thisimprovesmedicinedelivery,butbecausethey'remadeofmagnesium,they'rebiocompatibleandbiodegradable.Wedemonstratedtheceptthatyoucanreachthediseasedareaandactivatethemicrorobots.Thenextstepisevaluatingthetherapeuticeffectofthem。”)

王立红教授对生物医学微纳米机器人的未来进行了进一步的思考:“微生物机器人真正意识到,因为你能够解决微观机器人的问题。它可以解决这个问题。Orapredesignedmicrosurgery。 “(你可以把这些小机器人放在你需要的地方,以后可以用于药物输送或智能显微外科手术)

高伟教授和王立红院士将继续合作,取得更多突破。

作为该论文的作者之一,高伟教授近年来一直致力于柔性电子,可穿戴设备和生物医学纳米机器人,并致力于《自然》,《自然?通讯》,《美国国家科学院院刊》,《美国化学会会刊》,《纳米通讯》《美国化学会?纳米》,《先进材料》等期刊发表论文80余篇,总引文次数超过9,000次,引文数高(H-index)51篇。

王立红教授是该论文的另一位作者,是美国国家工程院院士,加州理工学院医学工程系和电子工程系教授。 Brian教授是世界顶级期刊的成员,如《科学》《自然?材料》《自然?光子学》《自然?生物技术》。突破性的研究成果是光声生物医学成像和超快成像领域的领先人物。

吴志光博士和李磊博士是该论文的共同第一作者。吴志光是哈尔滨工业大学微纳技术研究中心的青年副教授。他曾作为博士后研究员前往马克斯普朗克智能系统研究所和加州理工学院。访问该研究。研究结果在第一作者和相应作者的国际知名学术期刊上发表了20多篇论文,如《科学?机器人》,《科学?进展》,《美国化学会会刊》,《德国应用化学》,《美国化学会?纳米》,《先进功能材料》等。李磊博士获得博士学位。来自加州理工学院今年。他目前是加州理工学院的博士后研究员。他目前是第一位在国际顶级期刊上发表多篇论文的作者,如《自然?生物医学工程》,《自然?方法》,《自然?通讯》,他的研究成果得到了学术上的支持。广泛关注。