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微型机器人医疗应用
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血凝胶纤维机器人:脑内的药物“速递达人”
科技日报· 2025-07-01 07:51
行业技术突破 - 开发出受外界可编程磁场驱动的仿生血凝胶纤维机器人,能够在蛛网膜下腔极端狭窄的脑脊液环境中多模态仿生运动,并结合X射线影像引导精准无创到达肿瘤区域完成药物靶向递送 [1] - 该技术为颅内深部及功能区邻近肿瘤的精准、无创治疗开辟全新路径 [1] 产品特性 - 血凝胶纤维机器人直径为1毫米,以超柔性水凝胶为基体,弹性模量约为100千帕,比肠道更柔软但比软骨更有韧性 [2] - 保留了血液中天然纤维蛋白的网络结构,具有良好的生物相容性,可有效避免免疫排斥反应 [2] - 通过模仿线虫的细长形态和自适应的波浪运动机制,实现包括摆动、爬行和滚动在内的多种仿生运动模式 [3] 技术原理 - 利用实验动物自身血液与少量磁性粒子混合,通过原位凝胶化技术制备血凝胶纤维机器人 [2] - 通过外界可编程驱动磁场实现精确控制,在3D打印的人体脑沟回模型和离体猪脑皮层实验中成功穿越多级沟壑并到达预定目标 [3] - 采用高频交变磁场诱导血凝胶纤维机器人断裂碎化的释放药物机制,在强度50毫特斯拉、频率24赫兹的高强度旋转磁场下逐步崩解为微米级碎片释放药物 [4] 临床验证 - 在18头小型猪脑胶质瘤模型实验中,治疗组肿瘤比对照组小了4倍,且血细胞数量和生物化学标志物水平均保持在正常水平 [5] - 基于患者自身血液定制的仿生血凝胶纤维机器人能够避免免疫排斥反应,并在完成任务后自动降解无需二次取出 [5] 应用前景 - 未来可拓展应用于脑胶质瘤的边界浸润治疗、多病灶接力式给药等复杂医疗场景 [4] - 团队将进一步聚焦于结构优化、运动控制精度提升及治疗功能增强,推动其向个性化无创颅内治疗的临床应用转化 [5]