腦部疾病患者福音，微型機(jī)器人治療腦部疾病

據(jù)法新社報道，美國加利福尼亞州一家初創(chuàng)企業(yè)表示，把微型機(jī)器人送入人類顱骨深處以治療腦部疾病長期以來一直都是科幻小說的內(nèi)容，但這可能很快將成為現(xiàn)實(shí)。

美國生物機(jī)器人實(shí)驗室公司(Bionaut)計劃在兩年內(nèi)對其可注射微型機(jī)器人進(jìn)行首次人體臨床試驗。人類可利用磁體對微型機(jī)器人在大腦中進(jìn)行精密引導(dǎo)。該公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官邁克爾·施皮格爾馬赫說：“微型機(jī)器人的想法早在我出生前就已經(jīng)出現(xiàn)了?！?

Bionaut實(shí)驗室公司已經(jīng)在羊和豬等大型動物身上測試了這種微型機(jī)器人，施皮格爾馬赫說：“數(shù)據(jù)顯示，這項技術(shù)對人類來說是安全的”。

相比現(xiàn)有的腦部疾病治療方案，一經(jīng)獲批，這種微型機(jī)器人將給人類疾病治療帶來關(guān)鍵優(yōu)勢。施皮格爾馬赫說：“目前絕大多數(shù)腦部手術(shù)以及腦部干預(yù)都局限于走直線——如果你沒有直達(dá)目標(biāo)的直線，你就被卡住了，就達(dá)不到目標(biāo)部位?！彼€說，微型機(jī)器人技術(shù)“使你能夠抵達(dá)以前無法達(dá)到的目標(biāo)，還能夠通過最安全的通道反復(fù)抵達(dá)目標(biāo)”。Bionaut實(shí)驗室公司去年獲得了美國食品和藥物管理局(FDA)的審批，這為治療丹迪-沃克綜合征以及惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤的臨床試驗鋪平了道路。惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤這種腦腫瘤在醫(yī)學(xué)上一般被認(rèn)為是無藥可救的絕癥。

日本北海道大學(xué)理學(xué)院科學(xué)家成功開發(fā)出世界上第一個利用集群策略工作的微型機(jī)器人，首次證明分子機(jī)器人能夠通過采用集群策略完成貨物遞送，運(yùn)輸效率是單個機(jī)器人的5倍。這一發(fā)現(xiàn)20日發(fā)表在《科學(xué)·機(jī)器人》雜志上。單臺機(jī)器人可裝載和運(yùn)輸直徑達(dá)3微米的聚苯乙烯珠子，而成群結(jié)隊的機(jī)器人可以運(yùn)輸直徑達(dá)30微米的貨物。此外，運(yùn)輸距離和運(yùn)輸量的比較表明，與單一機(jī)器人相比，集群的運(yùn)輸效率最高可達(dá)5倍。通過證明分子機(jī)器可被設(shè)計成集群并協(xié)作高效地運(yùn)送貨物，這項研究為微型機(jī)器人在各個領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。研究人員表示：“在不久的將來，預(yù)計將看到微型機(jī)器人群被用于藥物輸送、污染物收集、分子發(fā)電設(shè)備和微型檢測設(shè)備?！?

微型機(jī)器人可以在原子級水平上工作。例如，外科醫(yī)生能夠遙控微型機(jī)器人做毫米級視網(wǎng)膜開刀手術(shù)，在眼球運(yùn)動的條件下，切除彈性視網(wǎng)膜或個別病理細(xì)胞，接通切斷的神經(jīng);在患者體內(nèi)或血管中穿行，一旦發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞就立即把它們殺死以及刮去主動脈上堆積的脂肪等;可以將微型機(jī)器人胃鏡放進(jìn)胃內(nèi)對胃進(jìn)行全面檢查。微型機(jī)器人還可以用于精密制造業(yè)的加工，用它制造存儲量更大的電腦存儲芯片，以及加工精度極高的“超平面磨床”等。微型機(jī)器人的作業(yè)能力達(dá)到了分子、原子級水平，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了藝術(shù)家在頭發(fā)絲上作畫的程度了。應(yīng)用微型機(jī)器人技術(shù)，可以使各種各樣的航天測量變得更為輕巧，磁帶錄音機(jī)之類的家用電器也會變得更加小巧和多用，電視屏幕可以做得又大又薄，其上各點(diǎn)的光亮度，是直接可以用微型機(jī)器人自動控制的。微型機(jī)器人也將使機(jī)械學(xué)發(fā)生一場革命。

據(jù)介紹，多個微型機(jī)器人可協(xié)同執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，從而增加系統(tǒng)冗余度和擴(kuò)展性，提高任務(wù)執(zhí)行效率。然而獨(dú)立控制多個由外界磁場驅(qū)動的微型機(jī)器人具有挑戰(zhàn)，因為全局磁場中的多個微型機(jī)器人受到的磁場信號是相同的，難以實(shí)現(xiàn)選擇性地獨(dú)立驅(qū)動多個微型機(jī)器人中的某一個。

此前，佐治亞州立大學(xué)的研究人員成功地設(shè)計了一種新型的人工視覺設(shè)備，該設(shè)備采用了一種新穎的垂直堆疊結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)更大的顏色識別深度和微觀層面的擴(kuò)展。這項新的研究報告于2022年4月18日發(fā)表在頂級期刊ACS Nano上。

這項工作是朝著為微型機(jī)器人開發(fā)一個微尺度相機(jī)邁出的第一步，說明了構(gòu)建這種新型圖像傳感器的基本原理和可行性，并強(qiáng)調(diào)了微型化。團(tuán)隊利用納米技術(shù)為仿生人工視覺裝置奠定了基礎(chǔ)，該裝置使用合成方法來模仿生化過程。