我國在微納機(jī)器人與生物醫(yī)療交叉領(lǐng)域取得新進(jìn)展

 近日，國際學(xué)術(shù)期刊Small 以封面論文形式刊載了中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所微納米課題組在微納機(jī)器人與生物醫(yī)學(xué)交叉領(lǐng)域的最新成果High-Throughput Fabrication and Modular Assembly of 3D Heterogeneous Microscale Tissues，該研究同時(shí)被ADVANCED SCIENCE NEWS 以《微組織3D生物制造的新方法》為題進(jìn)行了專題報(bào)道，并連續(xù)多天位于新聞閱讀量排行之首。

沈陽自動(dòng)化所科研人員與生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)＜颐芮薪涣鞑⑸钊牒献?，積極將機(jī)器人技術(shù)與生物醫(yī)藥相結(jié)合，努力在新藥研發(fā)領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)器人開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。生物醫(yī)藥領(lǐng)域不同于傳統(tǒng)制造業(yè)，其操作對象從結(jié)構(gòu)化的零部件變?yōu)榉墙Y(jié)構(gòu)化的活體細(xì)胞，操作環(huán)境也由常態(tài)大氣變?yōu)樯硪簯B(tài)環(huán)境，這對機(jī)器人技術(shù)的感知、驅(qū)動(dòng)和控制提出了諸多挑戰(zhàn)。微納米課題組針對上述問題開展了積極探索，先后實(shí)現(xiàn)了生理環(huán)境下針對微組織、細(xì)胞以及蛋白分子的操控，為機(jī)器人技術(shù)在生物醫(yī)藥的應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

期刊封面

此次獲Small封面刊載的論文，主要針對藥物篩選對人體微組織環(huán)境的需求展開。在新藥研發(fā)過程中，藥物的毒性和耐藥性測試是至關(guān)重要的一步，現(xiàn)有單細(xì)胞篩選模型存在藥效準(zhǔn)確率低、毒性檢測效果差等問題，其主要原因是單個(gè)細(xì)胞難以準(zhǔn)確模擬人體環(huán)境。針對上述問題，課題組提出了微小組織的在線制造和機(jī)器人同步裝配策略(Organ Real-time Assembly on Chip)，通過此方法能夠根據(jù)需求在線制造不同種類的三維細(xì)胞微組織，并能同時(shí)采用微納機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行在線組裝，進(jìn)而形成類人體生理環(huán)境的多細(xì)胞復(fù)雜組織連接體，為類人體生理環(huán)境的體外模擬提供了可行解決方案。此外，整個(gè)過程采用機(jī)器人自動(dòng)化方法實(shí)現(xiàn)，因而具備良好的可重復(fù)性和穩(wěn)定性，從而保證了類人體生理環(huán)境構(gòu)建的一致性，為未來組織再生和個(gè)性化藥物篩選奠定了基礎(chǔ)。

圍繞微納機(jī)器人與生命科學(xué)的交叉研究，微納米課題組在癌癥個(gè)性化治療、細(xì)胞多維信息獲取、先進(jìn)儀器創(chuàng)成等方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)工作發(fā)表在Nature Communications， Lab on a Chip， Langmuir 和IEEE 匯刊等國際期刊上，此次論文在Small 的發(fā)表是繼Soft Matter，Applied Physics Letters，IEEE Nanotechnology Magazine 等期刊封面論文刊載后，微納米課題組的研究成果再次獲學(xué)術(shù)期刊封面刊載，表明沈陽自動(dòng)化所在微納機(jī)器人領(lǐng)域研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化，不斷取得新的進(jìn)步，創(chuàng)新能力和國內(nèi)外影響力穩(wěn)步提升，為未來取得更好的成果奠定了基礎(chǔ)。

不同種類微組織結(jié)構(gòu)的在線組裝