微型機器人可避免生物系統運動對藥物運輸的影響

10月16日訊息，普渡大學在Micromachines期刊發表研究，首次證明微型機器人可以透過後翻滾等動作，避免生物系統運動對藥物運輸的影響，並已經在動物實驗中驗證成功 ， 更多資訊盡在振工鏈 。

 

透過微型機器人直接將藥物送到人體目標部位，可以避免藥物沿途與其他器官相互作用而引起如胃出血等負面影響，但由於結腸等器官的自主運動，微型機器人難以保持原定軌跡運輸藥物到目標部位。

 

為了解決這個問題，普渡大學的研究人員試圖透過對微型機器人施加旋轉的外部磁場，以此控制微型機器人行動軌跡。機械工程系副教授David Cappelleri說道，透過這些外部磁場不僅能為無法攜帶電池的微型機器人供電，還能安全地穿透人體中不同介質，幫助微型機器人們像越野車開過崎嶇山地一樣越過人體內部複雜的“地形”。

 

 

▲普渡大學實驗影像

 

研究人員首先選擇易於進入的結腸作為實驗物件，但這一過程也並不平坦。

 

生物醫學工程系的Luis Solorio表示，在結腸中的微型機器人就像走在機場中的傳送帶上一樣，不僅地面在動，周圍的人也在動，但它的目標方向卻與地板和行人都相反。

 

但儘管如此，旋轉磁場還是成功地讓微型機器人完成逆流而上的旅程。研究人員在已麻醉的小鼠的結腸中進行了體內實驗，並透過超聲波裝置實時檢測微型機器人的運動情況，得到了符合預期的結果。

 

除此之外，微型機器人還可能在與人類內臟結構相似的豬的結腸中透過滾翻等動作完成運輸。

 

帶領團隊攻克機器人藥物運輸問題的生物醫學工程系Craig Goergen表示，如果要在大型動物或人類體內運輸藥物，至少需要數十個機器人，但同時也意味著，機器人可以攜帶不同藥物運輸到不同地點。

 

在解決機器人如何到達指定地點後，Solorio帶領的實驗室還測試了機器人攜帶以及釋放藥物的能力。研究人員在微型機器人中新增熒光的模擬藥物，微型機器人成功地以翻滾的方式達到目標地點，且在一個小時後藥物逐漸在小鼠體內擴散。

 

Solorio說，“因為微型機器人配有防止藥物脫落的聚合物塗層。所以我們能引導微型機器人到目標位置，然後按我們要求的時間緩慢釋放出來。” 

 

研究人員認為，微型機器人除了可以作為藥物輸送工具之外，還可以作為診斷工具。

 

Goergen說：“從診斷的角度來看，透過這些微型機器人進行檢測，可以防止腸鏡檢查所帶來的不適。它們也可以在不需傳統腸鏡檢查的情況下，為人體輸藥 ， 更多資訊盡在振工鏈 。”