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>压力机>微型机器人有望治疗肿瘤:加州理工学院的研究人员展示了一个机器人平台,可以在人体中输送药物

肠道内微型机器人的艺术家插图。信用加州理工学院
肠道内微型机器人的艺术家插图。信用加州理工学院

摘要:
针对生病的身体部位进行治疗是一种与医学本身一样古老的做法。创可贴贴在擦破皮的膝盖上。滴入发痒的眼睛。骨折的手臂要打石膏。

微型机器人显示出治疗肿瘤的前景:加州理工学院的研究人员展示了一个在人体内运送药物的机器人平台

帕萨迪纳市。CA |于2019年7月25日发布

但通常我们的苦恼是在体内,不太容易触及。在这种情况下,可能需要进行手术或化疗等治疗。加州理工学院(Caltech)工程与应用科学部(Division of Engineering and Applied Science)的两名研究人员正在研究一种全新的治疗形式——微型机器人。这种机器人可以将药物输送到体内的特定部位,同时还可以从体外进行监控。

加州理工学院医学工程和电气工程教授Lihong Wang说:“微型机器人的概念真的很酷,因为你可以把微型机械安装到你需要的地方。”“可能是药物输送,也可能是预先设计好的显微手术。”

微机器人是王和医学工程助理教授魏高的联合研究项目,旨在治疗消化道肿瘤。

微型机器人由微小的金属镁球组成,表面覆盖着一层薄薄的金和聚对二甲苯,聚对二甲苯是一种能抵抗消化的聚合物。这些层使得球体的圆形部分暴露在外,有点像舷窗。镁暴露在外的部分与消化道中的液体发生反应,产生小气泡。气泡流的作用就像喷气式飞机,推动球体前进,直到它与附近的组织碰撞。

就其本身而言,可以四处缩放的镁球形微型机器人可能很有趣,但它们并不是特别有用。为了把它们从一个新奇的东西变成运送药物的工具,王和高对它们做了一些修改。

视频:HTTPS://www. Youtub.com /手表?V=YWK3GG6J8NG型

首先,一层药物被夹在一个单独的微球和它的聚对苯二甲酸酯涂层之间。然后,为了保护微型机器人免受胃部恶劣环境的伤害,他们被包裹在由石蜡制成的微胶囊里。

在这个阶段,微球可以携带药物,但仍然缺乏将药物运送到指定地点的关键能力。为此,Wang和Gao使用光声计算机断层成像(PACT)技术,这是Wang开发的一种利用红外激光脉冲的技术。

红外激光通过组织扩散,被红细胞中的携氧血红蛋白分子吸收,引起分子的超声振动。这些超声波振动被压在皮肤上的传感器捕捉到。来自这些传感器的数据被用来创建身体内部结构的图像。

在此之前,王已经证明了PACT的变化可以用来识别乳腺肿瘤,甚至单个癌细胞。关于微型机器人,这项技术有两个作用。第一个是成像。通过使用PACT,研究人员可以找到消化道的肿瘤,并追踪微型机器人的位置,这些机器人在PACT的图像中表现得非常明显。一旦微型机器人到达肿瘤附近,就会使用大功率的连续波近红外激光束来激活它们。vwin徳赢官网由于微型机器人吸收红外光的能力很强,它们会短暂升温,融化周围的蜡囊,并将其暴露在消化液中。这时,微型机器人的气泡喷流被激活,微型机器人开始成群结队。喷气机是不可操纵的,所以这项技术有点像散弹枪——微型机器人不会全部击中目标区域,但很多会。当它们这样做的时候,它们会粘在水面上,开始释放药物载荷。

“这些微型马达可以穿透消化道粘液,并在那里停留很长时间。这改善了药物的传递,”高说。“但因为它们是由镁制成的,所以它们具有生物相容性和可生物降解性。”

在动物模型上的测试表明,微型机器人的表现符合预期,但高和王说,他们计划继续推进研究。

“我们证明了这样一个概念:你可以到达患病区域并激活微型机器人,”高说。“下一步是评估它们的治疗效果。”

高还表示,他希望开发出能在身体其他部位工作的微型机器人的变种,并使用不同类型的推进系统。

王说他的目标是改进他的PACT系统与微型机器人的交互方式。它使用的红外线激光很难深入到身体的深层,但他说,应该有可能开发出一种可以进一步穿透的系统。

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有关详细信息,请单击在这里

联络:
埃米莉·维拉斯科

626-395-6487

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书签:
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这篇论文描述了微型机器人的研究,题为“一种由光声断层成像引导的微型机器人系统,用于活体肠道内的定向导航”,发表在7月24日出版的《科学机器人》杂志上。其他合著者包括吴志光、李磊、杨依然(18岁)、杨莉,等等加州理工大学的杨妍;和华盛顿大学的胡鹏。路易斯。这项研究的资金由美国国立卫生研究院和加州理工学院的唐娜和本杰明M。罗森生物工程中心:

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