想象一下这样的未来：癌症治疗只针对肿瘤，无需进行眼部注射，脑部手术也不会留下大创口或需要漫长的恢复期。密歇根州立大学的研究人员正朝着这一未来努力。
他们的目标是通过使用能在体内穿行并将治疗精准送达所需部位的微小可生物降解工具，使医疗护理对患者更加友好。这些被称为微型机器人的工具旨在减轻疼痛、限制副作用并帮助人们更快康复。
在与亨利福特医疗和亚利桑那州立大学合作的研究中，密歇根州立大学研究人员公布了一种名为"三磁"(TriMag)的突破性微型机器人设计。三磁的创新之处在于，它将三种强大功能集于一个微观设备中，使其能够通过磁场在体内精确引导、通过先进成像实时追踪，并通过温和加热来消灭肿瘤细胞——所有这些都不需要手术。
虽然三磁微型机器人仍在进行早期临床前研究，但这一进展代表着向更有利于患者的治疗方法迈出了重要一步。通过将多种能力集中到比人类头发还小的单一设备中，这项研究为更精确的药物输送、更清晰的成像和更精准的癌症治疗打开了大门，从而提高患者的舒适度和愈合效果。
该研究结果发表在《先进材料》期刊上。
据主要研究人员、密歇根州立大学工程学院红松杰出助理教授兼密歇根州立大学定量健康科学与工程研究所首席研究员金星李介绍，当前的微型机器人在人体内工作效果不佳，因为它们无法通过组织或器官提供准确的实时局部图像。而且，解释当今微型机器人提供的信息也具有挑战性。
"现在，借助先进的微型机器人设计和成像工具，我们能够可靠地在人体深处构建、追踪和激活微型机器人，"李说。"因为三磁设计如此多功能，它为以前不可能的治疗方法打开了大门。"
用于医疗目的时，微型机器人可以注射或吞服。根据手术的不同，它们也可以应用于患者的皮肤。位于患者体外的磁铁将使微型机器人能够"游动"并被"引导"至精确目标。
磁性粒子成像可以清晰地在深层组织中追踪微型机器人，并产生实时三维图像，不会受到器官或骨骼的辐射或干扰。用于癌症治疗的磁热疗可以通过高度针对性的过程杀死肿瘤细胞，同时保护周围组织。因为微型机器人只加热癌肿瘤，而不加热健康器官，癌症治疗可以变得更加精准，损害更小。
"微型机器人的结构受到自然启发，其形状和运动都模仿精子细胞，"李补充道。"能够在粘稠环境中自我导向运动的天然细胞在人体这样的环境中表现良好。我们的结果表明，微型机器人也能轻松地在生物液体中移动，同时执行不同任务。"
除了治疗癌肿瘤外，微型机器人还可以使眼科治疗侵入性更小、更精准，因为临床医生可以将微型机器人引导到需要治疗的确切位置，而不是将药物注射到眼球中。术前成像可以使用微型机器人携带造影剂，从而更加安全。复杂的脑部手术也可以变得侵入性更小。
"微型机器人对复杂的脑部手术也具有前景，"亨利福特医疗的神经外科医生、该研究的合著者之一伊恩·李说。"它们为在人类中导航精细的脑部结构提供了一种侵入性更小的方式。侵入性更小意味着患者恢复更快。此外，微型机器人可以使许多现有程序的疼痛更小。"
如此小的设备需要极高的精度才能使患者护理和生物研究受益。密歇根州立大学研究人员使用IQ 3D打印核心中的高精度三维打印机制造了三磁微型机器人。
"当微型机器人的工作完成后，它会安全地生物降解，"李解释道。"它们由可食用聚合物制成——类似于溶解药物胶囊中的材料——以及微小的氧化铁颗粒。身体会将其分解，其成分要么被自然利用，如铁用于血红蛋白，要么通过正常过程排出。"
微型机器人已在生物液体和动物模型中进行了测试。虽然人体试验仍需数年时间，但研究人员表示，这一突破为开发可能达到临床使用的微型机器人提供了迄今为止最强大的平台之一。
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