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瑞士制表师发明能够让手表滴答滴答跳动的槽轮装置时，肯定没有想到有一天生物工程师会制造一个15mm版本的软水凝胶装置。从而创造一种能够植入人体的具有生物相容性的微型机械，将这个微型机械植入人体定向传送定剂量的药物。 这个神奇的生物机器人来自纽约市哥伦比亚大学生物医学工程教授Samuel Sia的实验室。它既不使用电池也不使用电线，并且可以从身体外部控制其传递药物的剂量。“这个小装置非常适用于现在的个性化治疗，医生可以根据病人对药物的反应来随时调整施药剂量。” Samuel Sia教授这样说。 目前他们已经在实验室里对患有骨癌的小动物进行了药物实验，并将取得的令人兴奋的结果发表在了Science Robotics杂志上。 想要制作这样的生物机器人装置，Samuel Sia的团队首先要发明一种3D打印技术来制造它们的微型软体槽轮装置，以及其他的软体微型机械。他们采用铺设水凝胶层的的方法来产生橡胶固态形状（目前，市面上大多数的3D打印设备是不能处理像水凝胶这样的软材料的），之后由人工将打印出的机械部件花费30分钟组装起来。 这个装置像发条一样工作。当外部磁铁转动时，嵌入铁纳米粒子的橡胶块也会随之转动，进而驱动软体的槽轮装置向前跳动。槽轮装置中六个腔室中的药物也会随着自身的跳动流出一定剂量的药物。 动图中演示的是旋转此磁体连续工作时的状态，而在实际的临床应用中，医生可以通过调节磁体，来控制患者的药物种类和药物用量。 当然，该生物机器人也存在一些不合理因素，比如外部磁铁，或者有人利用磁铁恶意驱动时，生物机器人内的药物会有意外泄漏的情况出现。针对这一弊端，Samuel Sia团队也在考虑运用其他的驱动机制，包括我们昨天发布的超声技术。 这款生物机器人设计过程中最困难的一步是材料的选择。不仅需要考虑使用非常柔软舒适的材料使其与人体内柔软的内脏器官兼容；又要考虑它不能像凝胶那样易坍塌，导致机器人的工作部分无法从其内部分离出来。 接下来，他们利用该装置患有骨癌的小动物进行了药物实验，来验证该装置是否能够在体内工作，以及这种治疗方案所带来的并发症。它们给一些患有骨癌的小鼠植入载有化学药物的生物机器人，其他的小鼠接受典型的化疗（有害物质会危机全身的细胞）。研究人员对比试验结果时发现，使用新装置的小鼠肿瘤生长缓慢，更多的肿瘤细胞死亡，且身体其他部位的细胞受到的更少的损伤。 Samuel Sia教授一直看好微型机器人的医疗潜力，并期待这种软体的小机器人有一天能够充当人体内部的维修人员。它的实验室正在研究各种各样的设备，Samuel Sia教授说，“我相信有一天我们会研制出更加有意义的东西。” |
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