瑞士科学家开发出一种沙粒大小的机器人,该设备通过磁场操控,能将药物精准递送至人体特定位置。这项突破旨在减少因严重副作用而未能进入临床试验的药物数量。
参与《科学》杂志论文撰写的苏黎世联邦理工学院机器人与智能系统教授布拉德利·J·纳尔逊表示:"我们才刚刚触及冰山一角。外科医生看到这项技术后一定会产生许多应用构想。"他指出,这种磁控胶囊在治疗动脉瘤、侵袭性脑癌以及被称为动静脉畸形的血管异常连接方面具有潜在价值。
该胶囊已在猪体(其血管系统与人类相似)和人畜血管硅胶模型中成功测试。后者常用于医疗培训。纳尔逊预测,此类载药微机器人可能在三至五年内开展临床试验。
当前药物研发面临的主要难题是药物会扩散至全身而非仅作用于病灶。例如服用阿司匹林治疗头痛时,药物会经血液吸收并循环全身。导致患者产生副作用的重要原因,正是药物抵达了非必要部位。
瑞士研发的胶囊可通过类似PlayStation控制器的工具由外科医生精确操控。导航系统包含环绕患者的六组电磁线圈(直径约8-10英寸),通过产生磁场推动或拉引胶囊。纳尔逊解释:"通过组合调控这些磁场,可实现穿越血管或脑脊液所需的精准运动。"该磁场强度足以使胶囊逆血流方向移动。
胶囊采用多种经临床验证的安全材料:用于X光显影的致密银白色金属钽,以及由苏黎世联邦理工学院化学家萨尔瓦多·帕内团队研发的具磁性的氧化铁纳米粒子。这些材料与药物通过蛋白质明胶结构紧密结合。
尽管胶囊在体内快速移动,医生仍可通过X光实时追踪其位置。纳尔逊说明:"当胶囊抵达目标位置后,可触发其溶解。"
这项发表于《科学》杂志的研究在机器人领域引发轰动。卡内基梅隆大学机器人与生物医学工程教授豪伊·乔塞特(从事机器人研究逾30年且未参与本研究)评价:"我向来避免过度吹捧,但就实现高精度医疗而言,在我所见的研究中,这无疑是令人最兴奋的突破。"
宾夕法尼亚大学电气与系统工程助理教授马克·米斯金(未参与研究)指出,生物医学应用虽是机器人领域最被渴求的方向,却也是最具挑战性的。他表示:"机器人技术本身难度极高,生物医学工程、纳米制造与纳米科学同样困难,而这项研究恰好处于所有这些领域的交叉点。"米斯金预言该论文将成为里程碑:"这将迈出重大一步。真正展示出临床就绪级技术,必将改变人们的认知方式。"
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