让人期待的纳米机器人

2023年12月24日中新社报道了武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室副主任、学科首席教授官建国带领团队，研制出可注射溶栓纳米机器人。相关成果于近日发表在《科学》杂志子刊《科学进展》。这意味着，未来外科医生通过向病人注射纳米机器人来治疗心血管相关的疾病，有望成为现实。

纳米机器人的历史可以追溯到1959年，诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼在一次题为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出了利用微型机器人治病的想法。他认为，人类有可能建造一种分子大小的微型机器，可以把分子甚至单个原子作为建筑构件，在非常细小的空间构建物质。这一设想为纳米技术的发展奠定了基础。

1981年，G.Binnig和H.Rohrer发明了扫描隧道显微镜，使得人类能够观察和操纵单个原子，为纳米机器人的研究提供了重要的工具。随着技术的不断进步和研究的深入，人们开始认识到纳米机器人在医疗领域的巨大潜力，开始进行相关研究。

能做载体的脂质体颗粒很早就有，但一直在微米级别；经过几十年的发展，人们才把它变成质量可控的纳米脂质体，但又一直难以做到可控和大小均匀；直到人们发明了“芯片微流控技术”才实现了质量可控纳米颗粒的大规模制备。

《科学》发布的全世界最前沿的125个科学问题被认为是颠覆性技术“任务单”，它在人工智能领域的第一条就提出了：可注射的抗病纳米机器人会成为现实吗？在新冠疫情期间mRNA疫苗大放光彩，让蛰伏了几十年的纳米载体技术成为大热的产业领域。

中国在纳米机器人研究领域毫无疑问处于领先地位。根据乔治亚大学物理系杰出研究教授赵奕平的观察，目前在微纳米机器人这个方向，大约有一半的文章是国内学者发表的。

纳米机器人在医疗领域主要应用于精准给药、手术操作和医疗诊断。

首先，纳米机器人在药物输送方面的应用具有显著的优势。传统的药物输送方法往往无法精确控制药物的释放，而纳米机器人则可以精确地将药物送达病灶部位，提高药物的疗效并降低副作用。2020年，历经8年努力后，哈尔滨工业大学教授贺强团队设计了一种递送策略。他们将抗癌药物装入磁性纳米凝胶中，凝胶外用细菌膜“伪装”，隐藏在一种称为“中性粒细胞”的免疫细胞中。通过外部磁场和化学场的作用，纳米机器人穿过血脑屏障，实现脑胶质瘤部位的主动靶向药物递送。普通纳米载体递送效率大概是0.7%，这一新方法将抗肿瘤药物的递送效率提高到了约14%。

其次，纳米机器人在手术操作中的应用也正在逐步实现。通过精确控制纳米机器人，医生可以在无需切开人体的情况下进行手术操作。例如，在眼科手术中，纳米机器人可以被用来精确控制角膜移植或视网膜修复等手术操作。这种微创手术方式可以大大减少患者的痛苦和恢复时间。

此外，纳米机器人还可以在医疗诊断中发挥重要作用。例如，通过向人体内部植入纳米机器人，医生可以实时监测患者的生理状态，如血糖、血压等，从而及时发现并处理潜在的健康问题。这种无创、无痛、无感的监测方式可以大大提高医疗服务的效率和精度。

在医学领域，纳米机器人还可以用于疫苗制备、微观组织成像等。第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体；第二代纳米机器人是直接由原子或分子装配成的具有特定功能的纳米装置，能够执行复杂的纳米级别的任务；第三代纳米机器人将包含有强人工智能和纳米计算机，是一种可以进行人机对话的智能装置。

理论上，纳米机器人未来可以治疗所有疾病。尽管纳米机器人在医疗领域的应用前景十分美好，但我们也必须意识到其中的挑战和风险。纳米机器人在生物安全性、驱动、体内导航等诸多方面仍然存在诸多挑战。例如，如何确保纳米机器人的安全性、如何防止其在人体内发生故障、如何处理其可能带来的伦理和法律问题等。

参考文献：

[1]彭丹妮.血管里的迷你医生纳米机器人照进现实还有多远[J].科学大观园,2022,(17):50-55.