研究學者計劃利用奈米級3D列印來製作微型螺旋狀機器人,並將它們送到人的眼睛裡,以幫助眼科疾病患者接受更精準的治療,這些「小蝌蚪」可以「遊過」人類眼球直達視網膜。

科學家打算將一群微型機器人放入人類眼睛裡!想像一下畫面,是不是覺得略感不適,感覺有沙子進了眼睛想揉一揉?別害怕,科學家告訴我們,這些微小的、可控制的運載工具可能是眼科醫療的未來,而且即使進入你的眼睛,你也感覺不到它們的存在。

研究人員開發了一種微型的螺旋狀的機器人,有朝一日可以在眼科疾病治療中用於成千上萬的靶向藥物輸送。

幫助治療青光眼等眼科疾病的微型機器人誕生

11月初,研究人員在《Science Advances》雜誌上發表了一篇研究報告《A swarm of slippery micropropellers penetrates the vitreous body of the eye一群光滑的微型螺旋機器人穿過眼睛的玻璃體》,著重講述了利用微型機器人在玻璃體內遞送治療劑這一方法有望使眼科疾病治療從中獲益。這篇報告由11名來自不同國家的學者合作完成,其中一名華人學者來自哈爾濱工業大學微系統與微結構製造教育部重點實驗室。

新奈米機器人來了!這次它們將被植入人類眼球中,成為藥物搬運工 第3張

當前眼科疾病的治療,如青光眼或糖尿病性黃斑水腫是透過直接注射或滴眼液遞送。這些方法雖然有效但不精確,通常會使整個眼睛都在接受用藥。

因此,科學家們使用奈米級3D列印來製作螺旋形機器人,這些機器人足夠小,可以通過稱為玻璃體的透明膠狀物,這種透明膠裝物是眼球的主要構成體。研究人員在機器人中添加了光滑的塗層和磁性材料,因此他們可以使用磁場將微型機器人推進眼睛。

這樣光滑的螺旋狀機器人是怎樣製成的呢?

新奈米機器人來了!這次它們將被植入人類眼球中,成為藥物搬運工 第4張

如上圖中的A部分所示,螺旋微結構是通過掠射角沉積使用物理蒸汽陰影生長來製造的。螺旋部分有二氧化矽體作為結構元素,鎳(或鐵)作為磁性部分。螺旋表面塗層的製成通過全氟矽烷的氣相沉積和隨後與光滑的全氟化碳液體層的融合而成。在圖片的B部分中,黃色箭頭表示螺旋槳的長度(l)和螺旋槳頭部的直徑(d部分,直徑為500 nm),白色區域是螺旋槳的鎳部分。

帶有磁力的螺旋狀機器人可以「遊過」眼球到達視網膜

下圖為光滑的微螺旋槳機器人進行靶向遞送程式的示意圖。

新奈米機器人來了!這次它們將被植入人類眼球中,成為藥物搬運工 第5張

一共分為三個步驟:

1)將微螺旋機器人注射到眼睛的玻璃體中;

2)磁性驅動的機器人在玻璃體中朝視網膜進行遠端推進。

3)透過OCT觀察微型機器人們是否已經靠近視網膜表面的目標區域。

然後科學家從屠宰場收集豬眼,向每隻眼睛注射含有約10000個機器人的溶液,將它們放置在磁場中,把機器人推向眼睛後部的視網膜。在這份報告中,成像顯示這些微型螺旋狀機器人在不到30分鐘內成功到達視網膜,比相似大小的顆粒通過眼睛的速度快10倍。

但該技術距離應用於臨床還有很長的路要走。首先,研究人員需要在實驗於人類患者前,先在活體動物眼中測試螺旋機器人。然後,他們需要為機器人提供一種更新的、更安全的、更易溶解的材料,這些機器人目前用鎳製成。他們說,一旦發生應用於臨床,所有的目光都集中在機器人是否會在人體中良好地運作。

 

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