發布日期：2017-03-20

近日，抗癌大軍又迎來了一股新力量，《科學·機器人學》雜志刊登了一項新的研究成果，研究人員利用磁場，遠程控制帶有磁性的微型機器人在人體內進行“作業”。

單獨做任務 分工各不同

過去的10年中，磁力技術不僅在工業領域得到了廣泛的應用，還在醫學領域贏得了一席之地——利用磁力遠程控制人體內的醫療器械。例如可以通過磁力輔助遠程控制導管系統進行簡單的血管內操作；或者利用磁力引導接受檢查者體內的膠囊攝像機，通過在“膠囊”中植入永磁體，在患者體外設置磁場，通過磁場產生的引力將膠囊攝像機引導到想要檢查的部位。除此之外，還曾有研究利用磁場同時控制成群的小磁鐵。按理說，如果能“指揮”這樣一支由微型機器人組成的團隊，那么在協助治療癌癥等重大疾病上就能發揮巨大作用。

不過，領導這樣一支特殊團隊可不簡單，需要強大的運籌帷幄能力，懂得“調兵遣將”。可是，靠磁力指揮隊伍實在是個巨大的挑戰。我們都知道，磁場能影響到范圍內的所有物體，如果這些物體又具有相同的性質，那么只可能是一呼百應，“呼啦啦”都朝一個方向去了，很難分別下達命令。

為了解決單獨指揮“隊員”的難題，使這些微型機器人能夠分別以不同速度朝不同的方向移動，來自德國漢堡飛利浦研究院的研究人員開發出了新方法，能夠在一支完全相同的螺旋機器人團隊中控制任意一名成員，使它能夠單獨執行特殊任務。“我們的技術能讓微型機器人在人體內部實現復雜的操作。”該研究的第一作者，物理學家尤爾根·拉姆說。

操控靠磁場 類似抓娃娃

首先，拉姆的團隊打造了許多完全相同的螺旋機器人，接著，利用一個強大的、均勻的磁場將這些螺旋機器人固定住。在這個強大磁場中有一個洞，微型機器人是相對“自由的”。利用這個自由點位，在大磁場上疊加一個相對較弱的、溫和的旋轉磁場，就可以控制自由點位中的螺旋機器人旋轉，又不會影響到其他“隊友”了。另外，研究人員可以通過調整大磁場來變換自由點位的位置，這樣就有了像“抓娃娃機”一樣的功能，可以自由選擇單個機器人。

實驗中，研究人員成功地讓幾個螺旋機器人同時朝著不同方向精確地旋轉。該研究團隊指出，理論上，他們可以同時操縱數百個微型機器人。“有人想到利用螺旋傳動原理，這樣微型機器人在人體內執行某些操作時就不用依靠電池或者馬達作動力了。”拉姆說。

微型機器人 用處特別多

在掌握了這門先進的“排兵布陣術”后，研究人員已經想好了一大串可以讓這支團隊大展拳腳的“職場”。

一種是在可注射型微型藥丸上配備微型螺旋機器人。醫生可以利用磁場遠程遙控螺旋機器人，“指揮”其旋轉打開藥丸釋放藥劑。利用這種方法，醫生可以確保含有放射性成分的藥物只“盯著”腫瘤，并將其摧毀，而不會影響到周邊健康的組織，從而減少副作用。另外，一旦藥物釋放出了所需治療劑量的放射物，醫生可以用磁力遙控關閉藥丸。這種藥丸由金屬材料制成，以具備防止放射性物質泄漏的性質。

還有一種是用于整形外科等涉及植入物的情況，醫療植入物可以隨著時間發生改變。例如，隨著病人的痊愈，醫生可以利用磁力改變植入物的形狀，以便更好地適應患者的體型。

按照拉姆的設想，未來，研究人員將能開發出更加小巧的磁場裝置，用于控制微型機器人。同時，利用X光機或超聲波掃描儀等造影技術，準確定位這些微型機器人的“工作場所”。

抗癌“三十六計”

增加防御——讓免疫系統自己動手

除了科學家們費心為我們找到的各路“幫手”，我們人類自身能不能努力一把呢？要知道，我們自身的免疫系統是一個非常強大又復雜的存在，它能識別出入侵者的幾乎無限種“嘴臉”，并將其摧毀。在了解癌癥及免疫系統間的互動后，研究團隊正以此努力開發調動身體自然防御潛力的新療法，并稱之為免疫療法。

強強聯合——抗體抗原殺死癌細胞

當我們的身體受到外來細胞如病毒或細菌感染時，免疫系統就會立即做出反應。生成的抗體會與外來細胞表面的蛋白質——抗原相結合。有時這一過程足以中和外來細胞，其他情況下，抗體和抗原結合“標記”該細胞，作為T淋巴細胞的消滅對象。免疫療法可以對免疫系統進行“培訓”，使其生成可以與癌細胞抗原結合的抗體，從而阻止這些抗原蛋白的促生作用，或者標記癌細胞為免疫細胞摧毀的對象。

引進外援——利用藥物刺激免疫系統

免疫療法中頗具前景的一種就是合成的單克隆抗體。這些藥物可以“纏住”癌細胞抗原并標記讓它們去死。

雖然抗體介導治療具有一定前景，但是這種藥物并不是上上策，加之超過10萬美元的天價，對于大多數癌癥患者和家庭來說都是種負擔不起的治療方案。

自力更生——利用疫苗對抗癌細胞

俄亥俄州立大學綜合癌癥中心阿瑟·G·詹姆斯腫瘤醫院和理查德·J . Solove研究所以及全球其他機構中的研究人員，正在研究能夠觸發相同機制的單針疫苗。將精心設計合成的蛋白質通過接種疫苗或免疫接種的方式輸入體內，可以訓練免疫系統識別癌細胞的抗原。相比抗體介導治療，這種方法“物美價廉”，一次有效接種能使患者獲得數年的“戰斗力”，而且費用遠低于1000美元。

以毒攻毒——釋放病毒軍隊進行攻擊

除了上述方法，研究人員意識到可以訓練病毒來抗擊癌癥，而且這種方法有雙重好處。這些溶瘤病毒可以直接攻擊癌細胞，并能在病變細胞內大量復制，導致病變細胞的爆裂。和接種疫苗一樣，溶瘤病毒能夠打造一個長期又堅固的防御系統，在幾個月甚至幾年時間內訓練免疫系統攻擊癌細胞。

來源：北京晨報