血管清道夫、藥物搬運工、癌細胞殺手……肉眼不可見的微型機器人技術給臨床醫療帶來了許多美好的願景。香港城市大學的一個研究團隊用3D打印製作出了一種微米（0.000001米）級別的球型機器人，首次實現在磁場驅動下將細胞運送到活生物體內的指定位置。
這是國際上首次通過微型機器人，在保證細胞附著、增殖和分化的前提下實現在活體內定向運送細胞。相關論文發表在北京時間6月28日凌晨的《科學-機器人學》雜誌上。
該迷你機器人設計成球型，磁場驅動能力更高，對生物體內組織的傷害更小，同時更易促進組織融合。小球為孔洞結構，有助於組織血管化，形成為細胞提供養分的微循環網絡。小球的表面充滿突起，是細胞附著的支點，能提高運載量。
“毛邊”的孔洞小球結構
該研究團隊用計算機模擬不同形狀的迷你機器人在不同血管中的運動後，發現這種設計比立方體等結構更具優勢。
“毛邊”的迷你小球通過3D打印成型，表面覆蓋鎳和鈦，分別用以增加磁性和生物相容性。
首先要解決的是控制機器人的定向運動。在外加磁場的控制下，載有細胞的迷你機器人在三種培養液中走完了一個矩形的路線，包括PBS緩衝液、人工腦脊液和小鼠血清。
隨後，研究團隊將微型機器人用針頭注射入斑馬魚的胚胎內，控制這艘 “小船”在粘稠的卵黃中航行而不傷害生物體。斑馬魚與人類的基因相似性很高，因而被廣泛引用在生物實驗中。而斑馬魚胚胎的卵黃是透明的，也有利於監控迷你機器人的運動。不過，由於卵黃粘稠度較高，存在蛋白質、核酸等大分子有機物，迷你機器人的運動速度明顯變慢。
在這個過程中，研究人員持續檢測斑馬魚胚胎的心跳，證明機器人的運動並沒有危及生命。
微型機器人在斑馬魚胚胎中運動
他們隨後用微流控芯片模擬出了較為複雜的血管結構，證明迷你機器人能在這樣的系統中定向運輸細胞。
研究人員要解決的最後一個問題，是證明“小船”能夠自動“卸貨”。他們決定在裸鼠（一種無毛的天生胸腺缺失小鼠模型）中進行實驗。研究團隊選擇的“貨物”是被熒光標記的海拉細胞（源自一位美國黑人婦女海瑞塔·拉克斯的宮頸癌細胞），因為癌細胞在數週內就能繁殖到可被探測到的規模。他們小鼠的左背部皮下注射了裝有癌細胞的“小船”，右背部注射“空船”。4周後，小鼠左背部出現了熒光反應。解剖結果也顯示，迷你機器人全都位於腫瘤邊緣。
小鼠左背部出現熒光反應
由於小鼠這樣的複雜生物學模型並不像斑馬魚培養一樣透明，科學家們需要應用更先進的深組織成像技術，以實時監控機器人的運動。另外，科學家們也要準備可在生物體內降解的材料。
這項技術在再生醫學的臨床應用上具有很大潛力。比如，微型機器人能將可分化的幹細胞運送到損傷的組織上進行修復。
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