马云快递分拣机器人工厂，中科院研发微纳生物机器人，实现主动靶向癌症治疗

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克日，中国科学院深圳进步前辈技巧研究院蔡林涛团队正在微纳生物机器人医治肿瘤研讨中取得突破性希望，他计划了一种由次序性磁驱动跟光触发的AI微纳机器人，并将其用于实现自动靶向的癌症医治。

视觉分拣机器人的创新点

研讨评释，该AI微纳生物机器人经由过程内乏氧驱动跟中磁场驱动实现自立靶向游动、和磁/光序贯操控，正在小鼠体内实现了磁控导航、肿瘤穿透跟光热溶解。

图|蔡林涛颁发对于AI微纳生物机器人植入体内相关研讨

若是该项技巧使用于人体，可以简略的明白为，正在肿瘤患者体内植入AI微纳生物机器人，它可以自动游向肿瘤病灶部位，并将肿瘤消弭，随后机器人本身可以被人体接收，不会对安康形成任何损伤。

吞下一个微纳生物机器人，它可以像大夫一样正在人体内“手术”切割病灶，如许的设法主意正在医学界被称为“吞下外科医生”理想。是由诺贝尔物理学家查德・费曼正在1959年率先提出的，他曾预言“人类将来可以吞下外科医生”。

现在，跟着医学技巧的飞速发展，天然微纳机器人的研讨得以深化，脑损伤、恶性肿瘤等医学难题正在微纳机器人范畴看到了愿望，查德・费曼的美妙理想好像真的要实现了。

采取可降解微生物，把AI微纳机器人挨形成钢铁侠

2019世界机器人大会上，中国科学院沈阳自动化研究所研究员刘连庆提出，微纳机器人的使用瓶颈是其资料的生物兼容性。

蔡林涛团队正在既往研讨之上，选用大陆起源的趋磁细菌作为模板，应用迈克尔加成反应将纳米吲哚菁绿（Indocyaninegreennanoparticles）光敏剂负载到细菌概况，构建了AI微纳生物机器人，再经由过程磁场操控跟光学触发，实现肿瘤穿透跟光热溶解。

分拣机器人工作场景

这里的“AI”指的是趋磁细菌跟吲哚菁绿纳米颗粒（Indocyaninegreennanoparticles），而不是传统意义上的人工智能。

物流分拣机器人操作

趋磁螺菌作为可降解的一种微生物，安全性很下。同时，不同于现阶段的微纳机器人经由过程血液循环的主动靶向医治，趋磁螺菌可以自立“游向”肿瘤部位。

据蔡林涛先容，趋磁螺菌次要经由过程两种方法实现自动靶向游动，一方面是受外部乏氧驱动效应，对缺氧的肿瘤部门有靶向；另一方面，受内部磁场调控，会自立流向肿瘤部位。

这个进程，就是为微纳机器人装上一个能源动力体系，晋升微纳机器人达到病灶部位的精准度。

以趋磁螺菌为根底，附加上由吲哚菁绿纳米颗粒组成的光敏剂，用激光安慰光敏剂发生部分低温，从而到达消弭肿瘤细胞的目标。

分拣机器人费用

为了确保进程中不会对畸形组织细胞形成影响，蔡林涛将温度控制正在50-52℃间，这个温度区间肿瘤细胞的耐受能力差，几分钟便会被杀死。

吲哚菁绿借可作为荧光显像剂，又联合细菌内磁小体的核磁共振成像实现体内的两重可视化追踪。

蔡林涛认为，全部研讨最翻新也是最焦点的处所在于，正在本来主动系统的根底上参加了一个动力系统，近似于把微纳机器人酿成钢铁侠，可以正在病患体内自立“挨怪”。

图|AI微纳生物机器人单一/群体节制

加载动力的AI微纳机器人可穿透多种庞大生物屏蔽

现阶段，利用微纳机器人技巧正在生物医疗范畴的测验考试有良多，但若何克制庞大的生物内部结构是一切研讨绕不开的难题。

快递分拣机器人电路图

以穿透屏蔽为例，蔡林涛针对三种分歧的环境停止了具体的注释。

物理屏蔽：正在实际临床肿瘤医治中，肿瘤周围存在着“基质屏蔽”，这类像外壳一样的细胞层存在下致密性，招致通例纳米机器人很难穿透进肿瘤外部。

蔡林涛默示，经由过程磁场驱动的AI微纳机器人可能无效天穿透屏蔽，进程中也不会招致微纳机器人变形。

生物屏蔽：正在通例药物医治中，药物是经由过程份子卵白通道出来到病灶区域，但恶性肿瘤如脑胶质瘤这类特别环境存在对药物的排斥性，如许便会招致药物没法运送。AI微纳机器人经由过程内部磁场的拉动一样可能办理如许的问题。同时，AI微纳机器人可以针对庞大情况画出门路，运动幅度360°没有受限。

图|AI微纳生物机器人精准操控门路

梯度屏蔽：通例药物医治借受循环系统影响，没法抵达轮回较差的病灶区。AI微纳机器人可以经由过程精确定位，实现对药物的运送。

蔡林涛默示，“AI微纳机器人不是靠渗入、分散出来病灶区，而是经由过程自动靶向的方法。有了中正在磁场动力的加持，AI微纳机器人可以冲破良多心理屏蔽，到任何想要来的处所。”

加强微纳机器人生物内驱动，是下一代药递送技巧的焦点

蔡林涛认为，此刻微纳机器人以机器力或电力驱动为主，将来微纳机器人的驱动该当是生物化的，这是下一代药递送技巧的焦点。

生物内驱动的微纳机器人能成为将来的要害在于以下三点：

生物安全性下。生物本身融会属机能让其正在实现事情后自动降解，不会正在体内发生跟残留有害物质、和形成额定反作用。

定点送达精准度。依据生物本身的特殊性，可以让其自立游向乏氧区域，进而保证微纳机器人可能精准到达病灶，不会达到身体没有须要医治的区域。

驱动节制更高效。点对点激光触发部分低温十分磨练精细化操纵，若是热量弥散会招致损伤身体健康细胞，定点送达精准的同时，借可保障前期激光停止高效的定点开释。

现阶段，蔡林涛团队曾经起头研讨经由过程生物内驱动加强微纳生物机器人的功能。除趋磁细菌中，团队也正在测验考试用酵母菌、人体益生菌等物资，同时经由过程酶催化系统跟化学催化系统，实现微纳机器人的内驱动，让药物颗粒穿过庞大的人体屏蔽中转病灶。

从人体自身探求微纳机器人的内生动力正在安全性上更进一步，经由过程酶催化造成一个气体形式，这个气体便像推进器一样，带着微纳机器人来拟定区域。

“生物内驱动的微纳机器人便犹如一个带有GPS导航的深水炸弹，只会来指定的处所爆炸，不会对其他处所形成损伤。”蔡林涛道。

他坦言，经由过程生物内驱动的AI微纳机器人无望正在将来3-5年内实现临床试验，随后会被推广利用正在肿瘤医治傍边。

纳米医疗的“魔幻”将来

与“吞下外科医生”的理想不异，蔡林涛对微纳机器人正在医疗上的使用也有着“硬核”理想。

蔡林涛婉言，研讨纳米医疗的终极目标是要打造一个“安康仓”的观点，经由过程光学跟磁场节制，让病人无需手术便能把病治好。

传统的份子靶点医治肿瘤、心血管等疾病的方法，相当于强制性毁坏身体内的内生情况，会形成如炎症、熏染等反作用。

安康仓的医治理念是经由过程内涵内生生物跟中正在磁场跟激光节制，其能依据人体实际环境停止齐自动化的针对性医治。

“人只须要躺正在安康仓里，不会有任何痛苦悲伤感知，以至只是睡一觉，您的病便被治好了。”蔡林涛道。

想要实现如许的终极目标，除实际根底，也离不开多学科的常识融会。蔡林涛认为将来的医疗技巧是一个综合学科的整合进程，若是想要实现理想的安康仓，须要生物人材、资料学人材、化学人材、物理人材等等专业的技术人员一路，配合探讨出一个可行的计划。

自2008年以来，蔡林涛参加中国科学院深圳进步前辈技巧研讨院校研讨纳米医疗技巧至今曾经12年。他所研讨的“以癌治癌”同源靶向仿生纳米载药系统、光敏GPS癌细胞追踪体系等纳米技术医治肿瘤计划，被ACSnano、AdvancedFunctionMaterials、AdvancedScience等学术期刊转载。

研讨之路任重而道远，但蔡林涛团队对将来纳米医疗的开展很有决定信念。他预言，“纳米医疗虽然研讨的是一个微观的系统，但将来的纳米医疗研究会像GoogleX实验室一样，把良多学科穿插正在一路，做一些之前不敢想象的工作。”

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原文题目：吞下“外科医生”？中科院研发微纳生物机器人，自立游向肿瘤病灶，实现自动靶向癌症医治

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