中國科學院深圳先進技術(shù)研究院實驗室里，一根細長的血凝膠纖維在磁場控制下靈活地扭動、爬行。它穿過3D打印的腦溝回模型中的狹窄縫隙，在離體豬腦組織中蜿蜒前行，最終抵達預定目標點。

當高強度交變磁場啟動，這根纖維瞬間崩解成微米級碎片，釋放出包裹其中的抗癌藥物。這是全球首個磁控血液凝膠纖維機器人的工作場景，一項來自深圳與香港科研團隊的創(chuàng)新突破。

這種基于患者自身血液的微型機器人，為顱內(nèi)腫瘤精準治療開辟了全新路徑。

仿生機器人的創(chuàng)新設(shè)計

近日，一項發(fā)表于《自然·生物醫(yī)學工程》的研究帶來了解決之道。中國科學院深圳先進技術(shù)研究院、深圳大學與香港中文大學的聯(lián)合科研團隊開發(fā)了磁控血液凝膠纖維機器人（BBHF）。

這項技術(shù)的核心創(chuàng)新在于三重“仿生術(shù)”。在材料選擇上，研究人員利用患者自身血液中的纖維蛋白為原料，通過仿生凝膠化技術(shù)，構(gòu)建出與腦組織力學性能高度匹配的柔性載體。

“BBHF保留了血液中天然纖維蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有良好的生物相容性，可有效避免免疫排斥反應(yīng)?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學院深圳先進技術(shù)研究院徐天添研究員解釋道。

這種血凝膠纖維直徑僅1毫米，以超柔性水凝膠為基體，彈性模量約100千帕——比腸道更柔軟，比軟骨更有韌性。這些特性使BBHF能像“軟體線蟲”一樣，在比自身直徑還小的狹窄空間中穿行，又不會劃傷周圍組織。

腦脊液中的精準導航

傳統(tǒng)顱內(nèi)藥物遞送多依賴血管系統(tǒng)，但血腦屏障的存在使這一路徑困難重重。研究團隊突破性地選擇了腦脊液作為運輸?shù)摹疤烊缓降馈?，開辟了一條全新路徑。

大腦皮層表面高度皺褶的解剖結(jié)構(gòu)與顱骨間僅存毫米級狹窄間隙，加之組織表面粘彈性特征顯著，構(gòu)成了兼具復雜三維地形與生物力學特性的極端運動環(huán)境。這對微型機器人的運動模式、柔性適配性和組織安全性提出了嚴峻挑戰(zhàn)。

研究團隊開發(fā)的磁控策略完美解決了這一難題?！巴ㄟ^結(jié)合高精度的磁控系統(tǒng)及即時影像追蹤技術(shù)，血液凝膠纖維機器人可以在腦脊液等復雜環(huán)境中高效且精準地導航至病灶?！毙焯焯肀硎?。這項技術(shù)相當于為血液凝膠機器人裝上了 ‘衛(wèi)星導航系統(tǒng)’ ，實現(xiàn)真正的靶向給藥。

臨床應(yīng)用的前景與挑戰(zhàn)

這種創(chuàng)新性的磁控血液凝膠纖維機器人系統(tǒng)，融合了生物材料與智能微型機器人等多學科前沿技術(shù)。它充分體現(xiàn)了不同研究機構(gòu)在生物材料、軟體機器人及醫(yī)學影像等領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新優(yōu)勢。

“該研究為微型機器人在醫(yī)學領(lǐng)域?qū)嵺`自動化治療提供了一個新范例?！毙焯焯肀硎?。

未來，團隊將聚焦于血液凝膠纖維機器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運動控制精度提升及治療功能增強，拓展其在復雜腦環(huán)境中的適應(yīng)能力。同時，積極推動這項技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化，讓更多顱內(nèi)腫瘤患者受益。

隨著科研團隊對機器人結(jié)構(gòu)和控制精度的持續(xù)優(yōu)化，這種融合了生物技術(shù)與工程創(chuàng)新的療法，有望為深部腦腫瘤患者帶來新的曙光。