磁場導航納米機器人精準擊殺腫瘤細胞

　　團隊用靶向給藥微納米機器人在小鼠身上做了實驗。他們用了乳腺癌細胞種植的皮下腫瘤模型，對30只小鼠跟蹤了30天。團隊發現，這種方法對小鼠腫瘤確有靶向殺傷作用，且對周圍正常組織的影響最小。

　　上映于1966年的科幻電影《神奇旅程》，講了這么一個故事：為給一名科學家實行高難度血管手術，5名醫生被縮小成頭發絲大小，置于針筒中，注射進他體內。5人駕駛著“潛艇”，躲過了免疫細胞的攻擊，一路乘風破浪，成功完成任務。

　　50多年過去，當初的幻想，已經部分成為了現實。微納米醫療機器人，就被認為是一種頗具前途的智能給藥平臺，目前被廣泛用于腫瘤的靶向治療。

　　近日，北京航空航天大學機械工程及自動化學院“卓越百人”副教授、博士生導師馮林課題組，研究出了一種新的更為智能的腫瘤靶向機器人。它有了偽裝，還有了導航，能夠在磁場的驅動下，精準抵達戰場，投擲殺傷腫瘤的彈藥。

　　讓巨噬細胞吞下納米藥物，變身微納米機器人

　　讓納米機器人裝載藥物，到達指定地點，定向治療炎癥或清除腫瘤，這是醫學納米技術的終極目標之一。但傳統微納米機器人在人體內的運動，其實靠的是分子之間的結合力，這是一種“被動靶向”，難免脫靶。“就好比我們知道，人群中具有某種特質的兩類人可能會碰上。但茫茫人海中你最后碰上的是不是想要的人，其實要打一個問號。”馮林說。

　　而且，也如當初那部電影里所展示的，被注射進人體內的納米機器人，稍有不慎，就會遭到兢兢業業工作的免疫細胞的攻擊。

　　能不能讓這類醫療機器人更為安全且精準地到達要去的地方？

　　2016年從日本回國后，馮林就一直思考這個問題。在北航機器人所的支持下，馮林和陳華偉老師合作申請獲批了國家重點研發計劃—機器人重大項目“靶向給藥微納米機器人”。在一次討論中，陳華偉問可不可以讓活細胞作為載體。這句看似很隨意的提問提醒了馮林：直接讓活的細胞吞進載藥納米顆粒變身微納米機器人行不行？

　　他們想到了巨噬細胞——這是一種喜歡吞食并處理異物的細胞。

　　合適的載體和“偽裝”找到了，接下來，就是設計機器人的“導航系統”。

　　磁性納米顆粒可以由磁場來控制，藥物釋放可以利用紅外或者超聲波。幾乎是從零開始，馮林團隊自行設計了復合磁控系統。他們從電子線圈開始設計，一點點調整、摸索技術參數。磁性納米顆粒進入小鼠體內后，通過這套系統，他們可以在體外對其行走路徑進行高精度控制。

　　再接下來，就是讓磁性納米顆粒裝載藥物，并讓它在合適地點，通過合適方式，釋放藥物。

　　這款機器人其實設計有許多層。在阿霉素外層，是聚乙二醇，一種具有良好水溶性的高分子化合物；再外一層，是吲哚菁綠，它是藥物研究中常用的熒光標記物，幫助科研人員判斷機器人所在的位置。最后他們還包裹了一層脂質體，它具有非常高的生物相容性。

　　團隊還為機器人設計了一個開關——近場紅外光。近紅外光穿透表層皮膚，磁性納米顆粒吸收光線，產生熱量，會釋放出阿霉素。

　　如此一來，納米機器人基本實現“指哪打哪”的效果。

　　“接收指令，執行指令，完成任務，在我們做機械的人眼中，具備這些能力的，才是智能的機器人。”馮林說。

　　團隊用靶向給藥微納米機器人在小鼠身上做了實驗。他們用了乳腺癌細胞種植的皮下腫瘤模型，對30只小鼠跟蹤了30天。團隊發現，這種方法對小鼠腫瘤確有靶向殺傷作用，且對周圍正常組織的影響最小。

　　9月，納米科學領域權威期刊《小》（Small）以封面文章的形式報道了課題組的研究成果。

　　在機械學院，他們建立生物醫學實驗室

　　馮林的團隊中，有好幾個醫學生物專業出身的博士。在他的機械實驗室里，還有一塊專門區域，用來做生物醫學實驗。

　　所以，你能看到這樣一個略顯奇特的景象——實驗室里，有各類機械模型，有專業級的顯微鏡，以及小白鼠。

　　去采訪時，由于已經結束了上一輪的實驗，小白鼠所剩不多，正在籠子里踱來踱去，安度余生。

　　馮林是“80后”，本科學的電子信息工程，碩士專業是生物機器人，博士留學日本名古屋大學，跟著導師新井史人教授一頭扎進了更為微觀的世界——微納米機器人。

　　回國后，馮林來到北航，獲得北航“卓越百人”，加入了機械學院張德遠老師領導的仿生與微納系統研究所，之后又得到北京市“科技新星”資助。北航提倡“醫工結合”，馮林也被聘入了北京市生物醫學工程高精尖中心，更深入地進入到醫療機器人領域。

　　“不能只是炒概念，說納米機器人未來能如何如何。”馮林一直存著這個念頭，就是要真正把納米機器人打入體內，真正殺死體內的腫瘤細胞。

　　就在不久前，馮林指導的學生團隊憑借Medcreate磁懸浮膠囊機器人在第七屆中國國際大學生“互聯網+”創新創業大賽中獲得本科生創意組全國第五名。

　　它用到的技術，也是“復合場磁控”。

　　這是一款主動可控高速圖像傳輸型膠囊機器人，能對胃部等大體積消化道器官進行全方位無死角視頻探查。膠囊機器人可以懸浮運動，無需改變患者體位，就能完成整個胃部的覆蓋式檢查。

　　馮林為學生取得的成績高興，但他也知道，要完善各類治療型的微納米機器人，還“路漫漫其修遠兮”。

　　從小鼠到人體，從試驗到臨床，還需要一步步完善和摸索，這并非坦途。“你要舍得花一輩子的時間。”馮林說。