不再是科幻，科學家研發納米機器人可鉆入眼球來運送藥物！

當我們還在忙著刷手機看著滿天飛的無聊段子時，科學家們正盡力的將科幻釀成實際，默默匹敵著困擾人類的災厄問題！公共似乎從來不關心科學家們的研究當作果，從某種意義上來說這不是什么功德兒。正如本期內容所存眷的納米機械人針對醫學范疇的研究，或許再過幾年，它們就可以攜帶著某種藥物進入我們體內去治愈復雜的疾病，但假如那時的我們對此依然毫無認知？就會如井底之蛙般對命運束手無措...

科學家們比來開辟出了一種特別涂層的納米尺寸“運載東西”，它可以在像眼睛的玻璃體如許的密集組織中活躍的移動。到今朝為止，納米載體的傳輸僅在模子系統或生物流體中獲得了證實，而在真實組織中還沒有獲得證實。這項研究當作果頒發在《科學前進》雜志上，這是朝著納米機械人當作為切確地將藥物送到“目標地”的最小侵入性東西的偏向邁出的主要一步。

納米機械人注入眼球示意圖圖源/is.mpg.de

位于斯圖加特的馬克斯普朗克智能系統研究所的“微不雅、納米和分子系統”嘗試室的研究人員與一個國際科學家團隊（包羅中國的科學家）一路研制出了螺旋槳狀的納米機械人，這種機械人第一次可以或許鉆入眼睛中遍及存在的致密組織。

他們在“納米鉆頭”上涂上了一層不粘涂層，納米鉆頭的寬度只有500納米，它足夠的小，足以穿透眼球玻璃體中凝膠狀物質的慎密分子基質。這種鉆頭比人類頭發的直徑小200倍，甚至比細菌的寬度還要小。他們的外形和滑膩的涂層使納米推進器可以或許相對不受阻礙地經由過程眼睛移動，而不損害眼睛四周的敏感生物組織。

納米機械人圖源/is.mpg.de

這是科學家們第一次實現可以或許指導納米機械人穿過密集的組織，因為到今朝為止，這只在模子系統或生物液體中獲得了證實。研究人員的愿景是有一天在納米推進器上裝載藥物或其他治療劑，并指導它們達到一個方針區域，在那邊它們可以把藥物送到需要的處所，以此來治愈疾病！

分子基質就像一張雙面膠帶構成的慎密網

在致密的生物組織內靶標的目的給藥長短常有挑戰性的，出格是在這些極小的標準上：起首，眼球內部組織粘性濃密，這是納米推進器必需擠壓的慎密的分子基質。它起著樊籬的感化，阻止較年夜布局的滲入。其次，即使知足了尺寸的要求，生物聚合物收集在眼睛中的化學特征仍然會導致納米螺旋槳卡在這個分子網格中。

想象一下，一個小螺絲釘在雙面膠帶構成的收集中穿行有多災...

第三，切確的驅動它們也是一個挑戰。在制造納米推進器時，科學家們經由過程添加磁性材料（如鐵）降服了這一點，這使得他們可以或許將帶有磁場的鉆頭導標的目的所期望的目標地。

研究人員還降服了其他的障礙，即使每個納米螺旋槳尺寸不年夜于500納米，并采用雙層不粘涂層。第一層是連系在概況的分子，第二層是液態氟碳圖層。如許年夜年夜降低了納米機械人與四周組織之間的粘出力。

全氟化碳涂層的“滑膩”螺旋槳圖源/sciencemag.org 所頒發的論文

這項研究的第一作者吳志光（中國科學家）詮釋說：“對于涂層，我們標的目的年夜天然追求了靈感。”他是 MPI-IS（馬克斯普朗克智能系統研究所）的洪堡研究員，此刻是加州理工學院的博士后。“在第二步中，我們在肉食性水罐植物（豬籠草）上發現了一層液體層，它在蠕動孔上有一個滑膩的概況，用來捕獲蟲豸。它就像一個不粘鍋的特氟龍涂層。這種滑膩的涂層對于機械人在眼睛內的高效推進至關主要，因為它最年夜限度地削減了玻璃體中的生物卵白質收集與納米機械人概況之間的粘附。”

納米螺旋槳在完整眼球中的活動圖源/sciencemag.org 頒發的論文

“納米機械人的推進道理，它們的小尺寸，以及滑膩的涂層，將長短常有效的，不僅在眼睛中，并且對于人體內各類組織的滲入都是有效的。”田秋說。（同樣來自中國，他是論文的作者之一，同時也是 MPI-IS 微不雅、納米和分子系統嘗試室的組長。

田秋和吳志光都是一個國際研究團隊的當作員，他們的課題是“一群滑膩的微型螺旋槳穿透眼睛的玻璃體”。此外，斯圖加特年夜學，海德堡馬克斯普朗克醫學研究所，中國哈爾濱工業年夜學，丹麥胡斯年夜學和蒂賓根年夜學眼科病院也為這項開創性工作作出了進獻。

下面這張照片是在眼科病院，研究人員在剖解的豬眼中測試他們的納米螺旋槳，并在光學相關斷層掃描的幫忙下不雅察螺旋槳的活動，這是一種臨床核準的當作像手藝，普遍用于眼科疾病的診斷。

穿過眼睛走標的目的視網膜

研究人員用小針將數萬個細菌巨細的螺旋機械人注入眼睛的玻璃體內。在四周磁場的幫忙下扭轉納米推進器，然后它們游標的目的視網膜，在那邊蜂群般的著陸。滑膩的納米機械人已經可以穿透眼睛，可以或許及時切確地節制它們是研究人員的方針。所以它并沒有就此竣事：研究團隊籌辦在此中一天操縱他們的納米機械人進行定標的目的應用。“這就是我們的愿景”，田秋說。“我們但愿可以或許用我們的納米機械人作為各類疾病的微創治療東西，一些疾病的問題區域很難觸及，并且被密集的組織包抄著。將來不會太遠，我們將可以或許裝載藥物。”

對于斯圖加特的科學家來說，這并不是他們開辟的第一個納米機械人。幾年來，他們一向在操縱由 Peer Fischer 傳授帶領的“微不雅、納米和分子系統”研究小組開辟的復雜的 3D 制造工藝來制造分歧類型的納米機械人。數以億計的納米機械人可以在幾個小時內，經由過程在高真空下將二氧化硅和其他材料（包羅鐵）蒸發到動彈的硅晶片上被制造出來。

關于研究團隊——

吳志光博士于2015年在中國哈爾濱工業年夜學獲得化學工程與手藝博士學位。2013至2015年間，他是加州年夜學圣迭戈分校納米工程系的客座學生。吳是洪堡研究所的研究員和“微型、納米和分子系統”嘗試室的馬克斯·普朗克智能系統研究所的博士后研究員，此刻是加州理工學院的博士后。

田秋博士是清華年夜學機械工程專業學士以及生物醫學工程專業碩士。是斯圖加特馬克斯普朗克智能系統研究所“微型、納米和分子系統”嘗試室生物醫學微系統小組組長。他獲得了瑞士洛桑綜合手藝學院(EPFL)的博士學位。他是馬克斯·普朗克-ETH進修系統中間的結合研究員，也是國際馬克斯·普朗克智能系統研究學院(IMPRS-IS)的講師。他在漢姆林醫學機械人鉆研會上獲得了國度優異自費留學生獎和最佳微型機械人設計獎。

Peer Fischer 博士是斯圖加特馬克斯普朗克智能系統研究所“微型、納米和分子系統”研究小組的負責人，他是斯圖加特年夜學的物理化學傳授。他是哈佛年夜學的羅蘭研究員。菲舍爾傳授獲得了ERC啟動贈條目，博得了宿世界手藝獎，并持有ERC高級贈條目。他是英國皇家化學學會的研究員。

編譯/Mr.Cat

來歷/is.mpg.de/en/news/nanorobots-propel-through-the-eye

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