什么是納米機(jī)器人?納米機(jī)器人如何助力藥物傳輸?

機(jī)器人" target="_blank">納米機(jī)器人將是下述內(nèi)容的主要介紹對象，通過這篇文章，小編希望大家可以對它的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、納米機(jī)器人

“納米機(jī)器人”是機(jī)器人工程學(xué)的一種新興科技，納米機(jī)器人的研制屬于“分子納米技術(shù)(Molecular nanotechnology，簡稱MNT)”的范疇，它根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。

納米機(jī)器人的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人。合成生物學(xué)對細(xì)胞信號傳導(dǎo)與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)，開發(fā)“在體”或“濕”的生物計(jì)算機(jī)或細(xì)胞機(jī)器人，從而產(chǎn)生了另種方式的納米機(jī)器人技術(shù)。

納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。涉及的內(nèi)容可歸納為以下4個方面：

1、在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的聯(lián)系。

2、在納米尺度上獲得生命信息，例如，利用掃描隧道顯微鏡獲取細(xì)胞膜和細(xì)胞表面的結(jié)構(gòu)信息等。

3、納米機(jī)器人的研制。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療。還可以用來進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作、作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行。第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對話的裝置。

4、納米尺度調(diào)整殺死變異的癌變細(xì)胞，通過外部激光器指引，精確計(jì)算找到出輻射超標(biāo)的癌變細(xì)胞，利用先進(jìn)的生物細(xì)胞溶解技術(shù)將可能病變的細(xì)胞溶解成化學(xué)分子元素，并通過特定傳感器系統(tǒng)精確的核查后，將細(xì)胞組分成功進(jìn)入健康細(xì)胞中，完成壞死細(xì)胞與成功健康細(xì)胞的轉(zhuǎn)換。

二、人工微管可助微納米機(jī)器人“逆流而上”

在現(xiàn)有的微創(chuàng)治療中，醫(yī)用導(dǎo)管是最穩(wěn)定可靠的遞送方案，藥物可以通過一個封閉的管道到達(dá)指定的位置。然而，到目前為止，這種封閉的傳輸方案很難被小型化，因?yàn)樵谛〕叨认?，流體的粘滯阻力會非常顯著，以至于藥物沒有辦法“逆流而上”。

為了克服這些障礙，顧紅日及其同事從生物學(xué)中尋找靈感：“微管是細(xì)胞骨架的一部分，它使用蛋白馬達(dá)將囊泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中的不同位置。這些蛋白馬達(dá)并不需要一個封閉的環(huán)境，相反，他們通過和微管的相互作用沿著微管一步一步前進(jìn)?！?

受此啟發(fā)，顧紅日等人說干就干，試圖通過設(shè)計(jì)磁性人工微管和磁性微納米機(jī)器人復(fù)制相似的傳輸過程。

并不似其名——人工微管并沒有管狀的結(jié)構(gòu)，而是實(shí)心的纖維內(nèi)嵌了許多小磁體。雖然它只有 80 微米寬，但可以有幾厘米長，像一根頭發(fā)絲一樣。通過施加旋轉(zhuǎn)磁場，磁性微納機(jī)器人可以與小磁體相互作用，并用磁力有效地推進(jìn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在同樣的驅(qū)動頻率下快了大概一個數(shù)量級。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，人工微管可以做到逆流而上，甚至在甘油中也可以快速移動。研究還發(fā)現(xiàn)了一種“集群運(yùn)動模式”， 微小的磁性顆?？梢酝ㄟ^自組織，變成大型的顆粒簇，通過粒子相互推動，更加有效和快速地沿著人工微管移動。

盡管在成像、材料、驅(qū)動、控制和導(dǎo)航方面取得了諸多進(jìn)步，但由于人體環(huán)境的高度復(fù)雜性和這些過程的低可靠性，在體內(nèi)驅(qū)動微納米機(jī)器人仍然非常具有挑戰(zhàn)性。通過引入人工微管，我們相信這些“微型機(jī)器人的微型高速公路”可以為幫助已有的磁性微型機(jī)器人，通過結(jié)合已有的微型導(dǎo)管和導(dǎo)航技術(shù)，讓未來的精準(zhǔn)醫(yī)療更進(jìn)一步。

作者在論文中介紹了人工微管在微血管網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的場景。首先，將微導(dǎo)管(直徑~0.5?mm)插入至其無法進(jìn)入較小血管的極限處。然后，將人工微管(直徑 ~0.05?mm)推出，并以磁性方式將其引導(dǎo)至細(xì)小的血管分支，并通過驅(qū)動微型載藥機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)腫瘤。與自由游動的微型機(jī)器人相比，微型機(jī)器人沿人工微管的運(yùn)輸速度更快、更穩(wěn)健。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對小編來說都是莫大的鼓勵和鼓舞。希望大家對納米機(jī)器人已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識，最后的最后，祝大家有個精彩的一天。