新華社華盛頓６月２７日電，中國香港的一個研究團隊發明了一種微型磁控機器人 ，可以在體內精確無創的運輸幹細胞，為精準醫學、再生醫學和微創手術等領域的發展提供了全新的技術工具。
1961年2月1日，生物物理學家James Till和血液學家Ernest McCulloch偶然發現了一種能自我更新多向分化的細胞，並發表在《輻射研究》期刊上，由此為幹細胞科學奠定了基礎。
此後的近六十年間，幹細胞由於其卓越的分化再生能力，一直是科學家研究的焦點。不過，無論是在實驗室還是在臨床上，科學家更關注的是幹細胞如何在各種不同的疾病模型中發揮作用。
但還是有一小部分研究人員正在務實地研究幹細胞治療的另一個方向——幹細胞的運輸，目的是解決：如何將幹細胞運送到正常生理情況下難以到達的人體組織。
目前最常見的幹細胞運輸方式是通過輸注，但這會造成物理損傷。在面對大腦深部結構、微細血管或內耳時，注射變得非常困難。
細胞培養皿上能夠攜帶幹細胞（綠色熒光）到達全身的微型機器人
圖片來源：香港城市大學/科學·機器人學雜誌
香港城市大學孫東教授帶領的研究團隊使用３Ｄ激光打印技術，製備出一種具有球形孔狀結構的幹細胞運輸微型機器人，其尺寸僅相當於人類頭髮絲直徑，該項研究成果發表在《科學·機器人學》期刊上。
孫教授設計的這些機器人就像長滿毛刺的刺果（會粘在衣服上的帶刺球形種子）。他和他的同事利用3D激光光刻技術製造了這些機器人，並在它們表面濺射了一層金屬鎳和鈦，這兩個元素分別可以賦予它們磁驅動力和生物相容性。
迷你磁控機器人Vs刺果
球形結構有著更好的驅動力，對組織傷害更小，還能促進組織融合。
孔洞結構則有助於組織血管化，形成微循環網絡。
表面突起是細胞附著的支點，能提高運載量。
這些多孔的、毛刺狀的機器人把幹細胞夾在它們的尖刺之間。利用磁場，研究人員可以引導這些機器人到達人體具體的部位。然後它們會釋放幹細胞，幹細胞隨即分化增殖並在受損組織的再生過程中發揮重要作用。
微型機器人在運送間充質幹細胞
孫教授的團隊在斑馬魚和老鼠上演示了他們的微型磁控機器人。
首先，他們將這些機器人注射到斑馬魚的胚胎卵黃中，以測試機器人的移動能力。研究人員在斑馬魚的心臟繼續搏動的同時，把磁控機器人引導到卵黃中的指定位置。
斑馬魚的卵黃是透明的，非常有利於觀察；而且卵黃也足夠粘稠，對於磁控機器人來說不至於過於簡單。這是研究人員選擇斑馬魚的原因。
延時圖像顯示，攜帶間充質幹細胞的微型機器人在斑馬魚胚胎卵黃中移動
最終機器人在引導下順利的從A點移動到B點，再移動到C點。斑馬魚胚胎也沒有死亡，說明這種機器人是安全的。
機器人的活動能力得到了驗證，研究人員還需要測試機器人的裝載能力：是否能攜帶和釋放細胞。他們將一種HeLa細胞（源自一位美國婦女子宮頸癌細胞的永生細胞系）裝載到機器人上，並大量注入老鼠體內。結果表明，這些機器人可以釋放細胞，而且HeLa細胞也可以在體內增殖。
研究人員把裝載著HeLa細胞（熒光標記）的機器人注射到小鼠的左背部。同時，把空載的機器人注射到小鼠右背部，最後所有機器人都停留在癌細胞的邊緣。
大小不同的微型機器人具有不同的細胞承載能力
孫教授說，未來科學家可以將攜帶有幹細胞的微型機器人通過血管送到人體內，在磁場幫助下將機器人帶到指定位置，再讓幹細胞釋放進入組織發揮作用。
攜帶幹細胞的機器人加入了日益壯大的醫學微型機器人行列，這些機器人承擔著在人體中執行多種治療任務的角色，比如傳遞藥物和對抗感染等。
中國科學家最新的這項發明將進一步促進精準醫學、再生醫學和微創手術技術的發展，而幹細胞治療也將掀開全新的篇章。
文 | 新生命幹細胞
圖 | 網絡
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