医疗微型机器人有朝一日可以治疗膀胱疾病和其他人类疾病

科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的一个工程师团队设计了一类新型的微型自行式机器人，可以以令人难以置信的速度在液体中穿梭，甚至有一天甚至可以将处方药送到人体内难以到达的地方。

研究人员在上个月发表在《小》杂志上的一篇论文中描述了他们的迷你医疗保健提供者。

“想象一下，如果微型机器人可以在体内执行某些任务，例如非侵入性手术，”该研究的主要作者，化学与生物工程系博士后研究员Jin Lee说。“我们可以简单地通过药丸或注射将机器人引入身体，而不是切入患者，它们会自己执行手术。

Lee和他的同事还没有做到这一点，但这项新研究是微型机器人向前迈出的一大步。

该组织的微型机器人真的很小。每个只有20微米宽，比人类头发的宽度小几倍。它们的速度也非常快，能够以每秒约3毫米的速度行进，或者大约是每分钟自身长度的9倍。相对而言，这比猎豹快很多倍。

他们也有很大的潜力。在这项新研究中，该小组部署了这些机器的车队，将地塞米松(一种常见的类固醇药物)运送到实验室小鼠的膀胱。结果表明，微型机器人可能是治疗人类膀胱疾病和其他疾病的有用工具。

“微型机器人在科学界引起了很多兴奋，但让我们对它们感兴趣的是，我们可以设计它们来执行体内有用的任务，”新研究的合著者、化学和生物工程助理教授C. Wyatt Shields说。

梦幻之旅

如果这听起来像是从科幻小说中撕下来的东西，那是因为它确实如此。在经典电影《奇妙之旅》中，一群冒险家乘坐一艘缩小的潜艇进入一个昏迷的男人的身体。

“这部电影于1966年上映。今天，我们生活在微米和纳米级机器人的时代，“李说。

他想象，就像电影中一样，微型机器人可以在人的血液中旋转，寻找目标区域来治疗各种疾病。

该团队使用类似于3D打印的技术，用称为生物相容性聚合物的材料制造微型机器人。这些机器看起来有点像小型火箭，并配有三个小鳍。它们还包括一些额外的东西：每个机器人都携带一个小气泡，类似于你将玻璃杯倒置在水中时发生的情况。如果你把机器暴露在声场中，就像超声波中使用的那种，气泡会开始剧烈振动，把水推开，把机器人向前射出去。

这项新研究的其他CU Boulder合著者包括机械工程助理教授Nick Bottenus;安库尔·古普塔，化学和生物工程助理教授;以及工程研究生Ritu Raj，Cooper Thome，Nicole Day和Payton Martinez。

为了将他们的微型机器人用于试驾，研究人员将目光投向了人类的一个常见问题：膀胱疾病。

带来救济

间质性膀胱炎，也称为膀胱疼痛综合征，影响数百万美国人，顾名思义，可引起严重的盆腔疼痛。治疗这种疾病可能同样不舒服。通常，患者必须在几周内多次进入诊所，医生通过导管将地塞米松的苛刻溶液注射到膀胱中。

Lee认为，微型机器人或许能够提供一些缓解。

在实验室实验中，研究人员制造了封装高浓度地塞米松的微型机器人学校。然后，他们将数千个这样的机器人引入实验室小鼠的膀胱。结果是现实生活中的奇妙之旅：微型机器人在粘在膀胱壁上之前分散在器官中，这可能会使它们难以尿出。

到达那里后，机器在大约两天的时间里慢慢释放了地塞米松。Lee说，这种稳定的药物流可以让患者在更长的时间内接受更多的药物，从而改善患者的预后。

他补充说，在微型机器人穿越真实的人体之前，该团队还有很多工作要做。首先，该组织希望使机器完全可生物降解，以便它们最终溶解在体内。

“如果我们能让这些颗粒在膀胱中起作用，”李说，“那么我们就可以实现更持续的药物释放，也许患者不必经常进入诊所。

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