快速准确将药物送到眼球的不同部位是很困难的，传统治疗眼疾的药物被注射到眼球，或者滴到眼球表面后慢慢扩撒，这种方式是不够准确的。
并且意味着整个眼球都在接收药物，对病人来讲是缓慢、煎熬和痛苦的。于是研究人员希望制造一种微型运载工具，并驱动它快速将药物送达特定的部位。
马克斯普朗克智能系统研究所的微纳米和分子系统实验室的研究员与国际科学家团队一起开发了螺旋桨形纳米机器人，这是机器人第一次能够钻探密集组织。
他们在纳米螺旋桨上施加了不粘涂层，这种涂层仅有纳米宽，足以穿过玻璃体中凝胶状物质的紧密分子基质。
钻头比人类头发的直径小倍，甚至小于细菌的宽度。它们的形状和光滑的涂层使纳米螺旋桨能够相对不受阻碍地通过眼睛移动，而不会损坏它们周围的敏感生物组织。
这是科学家第一次能够通过致密组织引导纳米机器人，因为到目前为止，它仅在模型系统或生物流体中得到证实。
研究人员的愿景是，用药物或其他治疗剂装载纳米螺旋桨，并将它们引导到目标区域，在那里他们可以将药物输送到需要的地方。
据了解，这个微型机器人可在人体体液中游泳，如：血液、眼球液等。报导指出，这款机器人呈扇贝状，因人体体液有一定黏稠度，科学家发现仿扇贝状是最好的移动方式，不需电池、马达，只需外部磁场提供能量即可。
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密集生物组织内的靶向药物递送是非常具有挑战性的，尤其是在这些小尺度下：
首先是眼球内部的粘稠度，纳米推进器必须挤压的紧密分子基质。它充当屏障并防止较大结构的渗透。
其次，即使满足尺寸要求，眼睛中生物聚合物网络的化学性质仍将导致纳米推进剂卡在该分子网中。想象一下，一个小小的软木塞螺丝穿过一块双面胶带。
第三，精确驱动存在挑战。后者是科学家在制造纳米螺旋桨时通过添加磁性材料（如铁）来克服的，这使他们能够利用磁场将钻头转向所需的目的地。研究人员克服的其他障碍是使每个纳米推进器的尺寸不大于纳米，并采用双层不粘涂层。第一层由结合到表面的分子组成，而第二层是带有液态碳氟化合物的涂层。这显著降低了纳米机器人与周围组织之间的粘合力。
“对于涂层，我们期待大自然的灵感，”研究的第一作者吴志光解释说。他是MPI-IS的洪堡研究员，现在是加州理工学院的博士后。“在第二步中，我们在肉食性猪笼草上涂上了一层液体层，这种液体层在毛边上有一个光滑的表面来捕捉昆虫。它就像煎锅的特氟隆涂层。这种光滑的涂层对于机器人有效推进到眼睛内部至关重要，因为它最大限度地减少了玻璃体中的生物蛋白质网络与我们的纳米机器人表面之间的粘附。“
研究人员用小针将数万个细菌大小的螺旋机器人注入眼睛的玻璃体内。借助于旋转纳米螺旋桨的周围磁场，它们向视网膜游动，在那里群体着陆。滑溜溜的纳米机器人穿透眼睛，能够实时精确控制群体是研究人员的目标。
田秋说：“我们希望能够使用我们的纳米螺旋桨作为各种疾病的微创治疗工具，这些疾病难以到达并且被密集组织包围。在未来，我们将能够给他们加药。”
几年来，他们使用由PeerFischer教授领导的微纳米和分子系统研究小组开发的复杂的3-D制造工艺，创造了不同类型的纳米机器人。
使用磁铁控制机器人意味着医务人员可以有足够的控制力来向前后左右驱动它们，同时在实时扫描中观察它们以查看去向。该研究发表在ScienceAdvances杂志上。
资源对接信息
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上海产业转型发展研究院
年11月
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