能够在生理环境中导航的混合微型机器人 捕获目标受损细胞

特拉维夫大学的研究人员开发了一种混合微型机器人，其大小相当于单个生物细胞(直径约10微米)，可以使用两种不同的机制进行控制和导航 - 电和磁。微型机器人能够在生物样本中的不同细胞之间导航，区分不同类型的细胞，识别它们是健康的还是垂死的，然后运输所需的细胞进行进一步的研究，例如遗传分析。

微型机器人还可以将药物和/或基因转染到捕获的目标单细胞中。据研究人员称，这一发展可能有助于促进单细胞分析这一重要领域的研究，并可用于医学诊断，药物运输和筛查，手术和环境保护。

这项创新技术由特拉维夫大学机械工程学院和生物医学工程系的Gilad Yossifon教授及其团队：博士后研究员Yue Wu博士和学生Sivan Yakov与以色列理工学院的博士后研究员Afu Fu博士合作开发。该研究发表在《高级科学》杂志上。

Gilad Yossifon教授解释说，微型机器人(有时称为微电机或活性粒子)是生物细胞大小的微小合成粒子，它可以从一个地方移动到另一个地方，并自主或通过操作员的外部控制执行各种动作(例如：收集合成或生物货物)。

根据Yossifon教授的说法，“开发微型机器人自主移动的能力受到生物微型游泳者的启发，例如细菌和精子细胞。这是一个发展迅速的创新研究领域，在医学和环境等领域具有广泛的用途，也是一种研究工具。

为了证明微型机器人的能力，研究人员用它来捕获单个血液和癌细胞以及单个细菌，并表明它能够区分具有不同活力水平的细胞，例如健康细胞，被药物损坏的细胞，或在自然“自杀”过程中死亡或死亡的细胞(这种区别可能很重要， 例如，在开发抗癌药物时)。

在识别出所需的细胞后，微型机器人捕获了它并将细胞移动到可以进一步分析的地方。另一个重要的创新是微型机器人能够识别未标记的目标细胞 - 微型机器人使用基于细胞独特电特性的内置传感机制识别细胞类型及其状况(例如健康程度)。

Yossifon教授说：“我们的新发展在两个主要方面显着推进了该技术：混合动力推进和通过两种不同机制(电动和磁性)进行导航。此外，微型机器人具有改进的识别和捕获单个细胞的能力，无需标记，即可进行本地测试或检索并运输到外部仪器。这项研究是在实验室中对生物样本进行的体外测定，但目的是在未来开发微型机器人，这些机器人也将在体内工作 - 例如，作为可以精确引导到目标的有效药物载体。

研究人员解释说，微型机器人的混合推进机制在生理环境中尤为重要，例如在液体活检中发现的。“到目前为止，基于电气引导机构运行的微型机器人在某些具有相对高导电性的环境中无效，例如电驱动效率较低的生理环境。这就是互补磁机制发挥作用的地方，无论环境的电导率如何，它都非常有效。

Yossifon教授总结道：“在我们的研究中，我们开发了一种创新的微型机器人，具有对该领域做出重大贡献的重要功能：通过电场和磁场的组合进行混合推进和导航，以及在生理环境中识别，捕获和运输单个细胞的能力。这些功能与各种应用以及研究相关。

“除其他事项外，该技术将支持以下领域：单细胞水平的医学诊断，将药物或基因引入细胞，基因编辑，将药物运送到体内的目的地，清除环境中的污染颗粒，药物开发，并创建一个'颗粒上的实验室' - 一个微观实验室，旨在在只有微粒才能到达的地方进行诊断。

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