最近几年来，微型/纳米机械人在性命医学范畴成长敏捷，且作为宽大。包含药物运输、内科手术、医疗诊断、解毒等在内的运用正展示出这些渺小机械人得天独厚的优势。机械学、性命医学、纳米迷信等学科的协作和融会，促使了机械人在疾病预防、诊断和医治运用上绽放出纷歧样的火花。
3月份，《Science Robotics》揭橥一篇题为“Micro/nanorobots for biomedicine: Delivery, surgery, sensing, and detoxification”的综述，具体论述了微型、纳米机械人在生物医学范畴的运用近况和远景。
跟着动力学、资料学、医学成像等技巧的成长和大夫、患者接收度的进步，医疗机械人疾速成长。分歧于传统的机械人，医疗机械人由渺小的零件和智能资料组成，可以停止庞杂而精巧的手术、解毒等操作，例如达芬奇手术机械人。迷信家们研发的小型、多功效化机械人只要几微米的尺寸，乃至于更小，它们可以达到人体的任何部位，将操作降至细胞程度，以便更精准、高效的诊断和医治。
完成微型/纳米机械人活动的分歧驱念头制（化学反响及磁场、超声波、光、电等外力），和机械人在性命医学范畴分歧的运用图示（起源于：综述）
很多研讨注解，这些微型/纳米机械人可以穿过庞杂的生物构造或许狭小的毛细血管，停止部分诊断、成像、运载活检样本、靶向释放药物等操作。许多微型/纳米机械人由生物相容性资料组成，可以在义务完成后在人体内逐步降解、消逝。
完成药物的靶向运输
现有的纳米机械人完成药物运输依附于体轮回，缺乏定点运输、组织渗入渗出等驱动和导航才能。为了完成药物在疾病部位的精准释放，药物运输机械人须要具有壮大的驱动力、导航体系、药物释放和组织渗入渗出的才能。
固然已有的机械人“羽翼未丰”，然则它是完成药物运输的幻想化载体。迷信家们对其充斥等待，他们以为纳米机械人无望完成药物的疾速、精准释放，从而进步疗效、加重药物反作用。
许多初步研讨曾经很好地在体外、试管中展现了纳米机械人在药物运输上的潜能，例如多层管状聚合纳米机械人被证明可以经由过程多孔膜逐层装载抗癌药物阿霉素，且可以达到癌细胞邻近。很多用于药物运输的微型/纳米机械人正处于研发晚期。个中，细胞内运输是该范畴的热点研讨偏向。纳米机械人可以或许穿透细胞膜并直接运输各类医治药物进入细胞外部。
除化学反响、超声波、电能等驱动力以外，迷信家们还找到一种趋磁趋氧细菌（Magnetococcus marinus strain MC-1），它们可以驱动纳米脂质体运输至肿瘤缺氧区。这一类细菌会朝着磁场和低氧区域活动。以移植有结肠癌的小鼠为模子，研讨人员发明，55%的MC-1细菌会趋势结肠肿瘤的缺氧区域HCT116。这些研讨结果脸色，微生物的趋磁趋氧特征可以进步药物在肿瘤缺氧地域的释放效力。微生物无望在机械人药物运输中“年夜展身手”。
完成手术的精准操作
手术机械人曾经展示出削减庞杂内科手术风险、拓宽内科大夫才能的优势。这类机械人无望协助大夫完成更高精度、更灵巧和可控性的微创手术。与年夜型器械分歧的是，微型机械人装备有高分辩率三维内镜，可以在患者体内灵巧迁移转变，无望冲破传统内科手术的局限，将微创技巧更普遍的运用于庞杂的内科手术。
从纳米钻头（nanodrillers）、微型夹钳（microgrippers）到微型枪弹（microbullets），这些对象的进级为微创手术供给了奇特的潜能，它们可以在细胞程度完成特定组织的穿透、定位、移除等操作。
另外，磁驱动微型机械人在体内微创手术范畴也展示出很年夜的运用远景，由于磁场可以穿透较厚的生物组织。迷信家们曾经证明植入式磁驱动微型机械人可以在兔子的眼后段停止手术。
完成疾病的精准诊断
得益于自立的活动机能、简略的外面功效化和高效捕捉、分别目的物的优势，微型/纳米机械人在疾病精准诊断上异样也施展着很年夜的感化。微型/纳米级传感战略依附于人工马达的能动性，借助于携带分歧的生物受体，机械人可以或许穿过样本完成与特定生物份子的即时互作。借助这一道理，纳米机械人可以辨认、隔离体液中的靶向份子，包含卵白质、核酸、癌细胞等等。
除检测、运输在细胞外的生物份子，纳米机械人还可以进入细胞，在其内完成传感功效。有研讨团队经由过程给纳米机械人携带上荧光标志的单链DNA探针，完成其对细胞内microRNA-21份子的检测。
完成解毒
除药物运输、手术以外，微型/纳米机械人也能够作为壮大的解毒对象。相似于生物传感，解毒功效依附于纳米机械人疾速捕捉、消除毒素。经由过程包裹上特定的资料，机械人可以在体内“巡查”并“抓捕”有毒物资。这类机械人的任务道理相似于自然清算毒素的细胞，例如血红细胞（RBCs）。已有迷信团队研收回携带有包裹了RBC细胞膜的镁微粒的机械人，研讨注解它可以或许有用接收、中和体液中的α-toxin。
另外，也有研讨团队将红细胞膜与超声驱动的纳米机械人整合在一路，用于消除血液中的成孔毒素。另外一种解毒测验考试是构建3D版“微型小鱼”，这些小鱼携带聚二乙炔纳米粒子，可以吸引并于毒素联合。
总结、瞻望
曩昔十年，微型/纳米机械人从一个未知、多功效平台成长至集成纳米技巧、人工智能等长处的技巧。他们表示出许多奇特的优势和运用潜力，包含在生物组织中疾速活动、定位、长时光运输、精准捕捉和隔离目的物等等。这些优势促进了它在性命医学范畴的普遍运用，从药物运输、精准手术到细胞程度敏锐检测生物份子、高效消除有毒化合物，这意味着纳米机械人无望贯串疾病诊疗、预防的全进程。
固然，今朝微型/纳米机械人在医疗范畴的运用还处于起步阶段。施展渺小机械人的全体潜能面对许多未知和挑衅。个中，一个严重挑衅是挑选到新动力，它须要具有历久自立操作、较好的生物相容性等特征。固然分歧的化学反响和内部安慰可以驱动渺小机械人的活动，然则新的替换燃料和驱念头制很有需要，它们无望确保机械人在体内更平安、连续地运转。
将来，微型机械人会朝着加倍智能的偏向成长，具有高风行性、可变形构造、可连续操作、精准掌握等能够，机械人之间还无望完成集群智能协作，乃至于自我退化、自我复制。
