納米醫(yī)療機(jī)器人會(huì)成為人類史詩(shī)級(jí)的科技創(chuàng)新

　　5. 治療癌癥的納米機(jī)器人

　　2015年5月，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家成功研制出一種有脫氧核苷酸分子構(gòu)成的機(jī)器人，它能夠跟隨DNA 的運(yùn)行軌跡自由地行走、移動(dòng)、轉(zhuǎn)向以及停止，研究成果表明：一旦被編程，納米蜘蛛機(jī)器人就能自動(dòng)完成任務(wù)，而不需要人為介入。因此，納米蜘蛛機(jī)器人被認(rèn)為是幫助人類識(shí)別并殺死癌細(xì)胞以達(dá)到治療癌癥的目的、清理動(dòng)脈血管垃圾等領(lǐng)域的最理想工具。

　　關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

　　1. 導(dǎo)航定位問(wèn)題

　　納米機(jī)器人在血液中使用，需要引導(dǎo)至合適的區(qū)域，并能實(shí)時(shí)匯報(bào)位置。目前主流的方案有兩種：外部導(dǎo)航定位系統(tǒng)和板載導(dǎo)航定位系統(tǒng)。外部導(dǎo)航系統(tǒng)采用的定位技術(shù)包括超聲定位、核磁共振定位機(jī)器人磁場(chǎng)、熒光染色定位、X光定位、微波定位和熱輻射定位。板載導(dǎo)航系統(tǒng)可采用微型攝像頭設(shè)備，通過(guò)視覺(jué)定位技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航。另一種方式是采用化學(xué)傳感器來(lái)追蹤化學(xué)物質(zhì)，精準(zhǔn)跟隨化學(xué)物質(zhì)通路，到達(dá)患處。

　　2. 供能問(wèn)題

　　機(jī)器人在體內(nèi)的工作離不開(kāi)基本的運(yùn)行能源。目前的解決方案分為外部供能和板載供能。 板載供能如將供能電極放入血液中，通過(guò)血液中的生化反應(yīng)提供運(yùn)行能源，或利用導(dǎo)體溫差的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)供能。外部供能是機(jī)器人攜帶光纖，在板上實(shí)現(xiàn)外部光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為機(jī)器人供能。同理，還可以使用微波、磁場(chǎng)等方式，由外部能源轉(zhuǎn)化為電能來(lái)為機(jī)器人供能。

　　3. 生物相容性問(wèn)題

　　由于納米醫(yī)療機(jī)器人將進(jìn)入患者血液，因此需要保證機(jī)器人表面對(duì)血漿和血液中的蛋白沒(méi)有黏附性。此外，表面材料需要為惰性材料，不在血液中發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)。避免引起人體內(nèi)多種系統(tǒng)性反應(yīng)如免疫反應(yīng)、促凝反應(yīng)、超敏反應(yīng)、發(fā)熱反應(yīng)等。此外，納米機(jī)器人尺寸較小，長(zhǎng)寬高均不超過(guò)1微米，可能會(huì)引起體內(nèi)巨噬細(xì)胞的吞噬，因此機(jī)器人需要設(shè)計(jì)躲避吞噬和逃離的技術(shù)。

　　展 望

　　納米機(jī)器人于2013年被美國(guó)《The New England Journal of Medicine》雜志列入全球10大最備受爭(zhēng)議的頂尖科技之一。但依然可以肯定的是，納米機(jī)器人將會(huì)帶給我們新一輪的精準(zhǔn)醫(yī)療革命，這個(gè)頂尖領(lǐng)域?qū)⑹且粋€(gè)潛力巨大，勢(shì)不可擋的市場(chǎng)。谷歌X實(shí)驗(yàn)室生命科學(xué)小組負(fù)責(zé)人安德魯·康拉德于WSJD在線全球技術(shù)大會(huì)上大膽想象了更為不可思議的應(yīng)用：將納米機(jī)器人當(dāng)作媒介，連接人腦神經(jīng)系統(tǒng)和外界網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)人腦智力和潛力帶來(lái)無(wú)法想象的革命，徹底改變生活和工作方式，甚至是人類本身。

　　然而，納米機(jī)器人在研發(fā)階段已遇到警示性“黃燈”。美國(guó)賴斯大學(xué)生物和環(huán)境納米技術(shù)中心主任維基·考爾文引用了兩條需要重視納米機(jī)器人的理由：一是納米機(jī)器人進(jìn)入人體無(wú)法取出，二是擔(dān)心納米機(jī)器人進(jìn)入人體無(wú)法控制。據(jù)2004年《自然》雜志介紹，美國(guó)紐約羅切斯特大學(xué)研究人員在實(shí)驗(yàn)鼠身上完成的實(shí)驗(yàn)顯示，直徑為35納米的碳納米粒子被老鼠呼吸進(jìn)入身體后，能夠迅速出現(xiàn)在大腦中處理嗅覺(jué)的區(qū)域即嗅球內(nèi)，并不斷堆積起來(lái)，最后導(dǎo)致小鼠立即死亡。