香港城大：独创3D打印磁控微型机器人技术推进人体送药研究发展

　　香港城市大学研究团队全球独创由磁力推进、3D打印的微型机器人技术，能于生物体内精确地运载细胞到指定位置，预料可用做人体送药，为癌症治疗、细胞层面的治疗、再生医学等方面的应用，带来革命性改变。

 

　　近年，再生医学引发了极大关注。其中，利用干细胞或其衍生的细胞去修补病人受损细胞或组织的治疗方式，为多种免疫系统疾病、神经系统疾病的患者带来了但愿，不过可用做人体送药的微型机器人技术仍未成熟，如何将这些细胞有效运输到人体内部各类人类难以触及的部分，一直是一大难题。

 

　　目前，以磁场控制的微型机器人因为容易精肯定位，而且对生物组织无害，于是被普遍研究应用于标靶细胞运载。可是这种方式通常只局限于在人体外递送细胞，因为动物体内环境复杂，目前还没有有适应动物体内环境并根据人体送药的实际须要设计的微型机器人。

 

　　由香港城市大学孙东教授领导的研究团队早前便研发了可应用于动物体内送药的磁力3D微型机器人，有望用做治疗癌症，及运送干细胞到受损组织或肿瘤，进行修补或治疗等方面的医学应用，相信可在入侵性手术之外为病人提供更多选项，同时有助于解决药物引发的反作用及抗药性问题。

 

　　这个有望应用于人体送药及治疗癌症的微型机器人直径小于100微米，与一根头发的直径相若。为找出最合适的设计，香港城市大学的研究人员利用电脑模拟程序，评估不一样形状微型机器人的效率，发现球形孔状设计可提高磁控的推进力，而多孔且表面带刺的结构能大大提升负载细胞的能力。所以微型机器人的独特设计不但适合在血管及其余体液内游走，更能促进细胞营养运输，为人体送药的研究奠基良好的基础。

 

微型机器人采球形孔状设计，其表面带刺以方便负载细胞在血液内游走。右图为微型机器人接种细胞后的结构设计。

 

　　除在结构层面上外，在微型机器人的技术及物料上也有新的突破。研究团队利用3D镭射光刻技术打印出微型机器人，再镀上镍以实现可磁力推进，以及镀上钛以增强生物兼容性。团队还自行制做了一个外部电磁驱动系统，以磁力控制微型机器人到达体内指定位置，以达到体内运送细胞的目的。

 

　　目前，研究人员已经前后在两种动物身上进行了测试，先把载有结缔组织细胞和干细胞的微型机器人注射到透明的斑马鱼胚胎，并成功以磁力将微型机器人引导到特定位置。而后，研究人员把载有萤光癌细胞的微型机器人注射到老鼠体内，微型机器人成功在目的地释放萤光细胞，细胞穿过血管到达附近组织。

 

微型机器人在斑马鱼胚胎卵黄内移动的路径图片

 

 

在小鼠体内的微型机器人成功运输萤光癌细胞到特定位置

 

团队现正进行在动物体内的癌症治疗相关的临床前研究，以微型机器人运送干细胞到动物体内医治肝癌，预计两至三年内可在人类身上进行人体送药的临床测试。