同濟團隊研發(fā)仿生微型手術(shù)機器人，為超微創(chuàng )血栓清除提供新型醫療手段

這是一種體積微小、載有溶栓劑藥物的仿生手術(shù)機器人，在外加磁場(chǎng)的指揮下，聚集在血栓部位，產(chǎn)生熱和力場(chǎng)，成為高效的微血管血栓清道夫。它由同濟大學(xué)牽頭建設的上海自主智能無(wú)人系統科學(xué)中心微納無(wú)人系統研究團隊經(jīng)醫工理深度融合、聯(lián)合攻關(guān)研發(fā)而成，可用于醫療靶向微血管溶栓。這一研究成果5月20日23時(shí)許（德國時(shí)間）在線(xiàn)發(fā)表于國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。

同濟大學(xué)醫學(xué)專(zhuān)家介紹，心血管疾病死亡率和致殘率高，嚴重威脅著(zhù)人類(lèi)健康。大尺寸血管的血栓可置管溶栓，而對微血管血栓卻束手無(wú)策。隨著(zhù)醫療機器人趨于微型化，有望為微血管血栓清除提供新手段。微型機器人在人體中處于低雷諾數環(huán)境，需要提供連續的外部驅動(dòng)力來(lái)實(shí)現驅動(dòng)。因此，如何實(shí)現低雷諾數環(huán)境下微尺度機器人的高效驅動(dòng)和運動(dòng)控制，是科研中面臨的難點(diǎn)。單個(gè)微型機器人往往無(wú)法滿(mǎn)足醫療應用的要求，需要通過(guò)操控微型機器人群實(shí)現集群效應，來(lái)滿(mǎn)足生物醫用劑量的需求。因此，開(kāi)發(fā)新型的具有生物相容性、能有效驅動(dòng)和精準控制以及集群操控能力的新型軟體醫療微型機器人，是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

自然界中的趨磁細菌是一類(lèi)受磁場(chǎng)控制的具有集群行為的天然微機器人，其內部含有磁小體作為驅動(dòng)和控制單元，能以高度有序的集群方式進(jìn)行聚集和遷移。受此啟發(fā)，研究團隊研發(fā)了一類(lèi)具有集群行為、模仿趨磁菌內部磁小體有序結構的微型機器人，其材料成份、接觸界面和控制方式都具有良好的生物相容性。通過(guò)實(shí)驗方式和數值模擬解析了機器人內部驅動(dòng)結構、磁場(chǎng)強度及頻率對其運動(dòng)能力的影響，結果顯示，其最高運動(dòng)速度可達161.7微米每秒。在接收到磁場(chǎng)群體性控制命令后，負載溶栓劑的微型機器人可聚集在血栓部位，在高頻磁場(chǎng)控制下釋放溶栓藥物，進(jìn)行微血管溶栓。 

研究團隊負責人表示，仿生微型手術(shù)機器人安全性好，運動(dòng)控制精準，為超微創(chuàng )血栓清除提供了一種新型醫療手段，將引領(lǐng)新一代精準治療智能醫療設備的研發(fā)熱潮。未來(lái)研究團隊將積極推進(jìn)這一成果轉化應用。

該項目研究依托同濟大學(xué)牽頭建設的上海自主智能無(wú)人系統科學(xué)中心、同濟大學(xué)、同濟大學(xué)附屬東方醫院，并獲得國家自然科學(xué)基金、上海市教委科研創(chuàng )新計劃重大創(chuàng )新項目、上海市張江國家自主創(chuàng )新示范區專(zhuān)項發(fā)展基金重大項目等資助。