同濟團隊研發(fā)仿生微型手術(shù)機器人，為超微創(chuàng)血栓清除提供新型醫(yī)療手段

這是一種體積微小、載有溶栓劑藥物的仿生手術(shù)機器人，在外加磁場的指揮下，聚集在血栓部位，產(chǎn)生熱和力場，成為高效的微血管血栓清道夫。它由同濟大學(xué)牽頭建設(shè)的上海自主智能無人系統(tǒng)科學(xué)中心微納無人系統(tǒng)研究團隊經(jīng)醫(yī)工理深度融合、聯(lián)合攻關(guān)研發(fā)而成，可用于醫(yī)療靶向微血管溶栓。這一研究成果5月20日23時許（德國時間）在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《先進材料》（Advanced Materials）。

同濟大學(xué)醫(yī)學(xué)專家介紹，心血管疾病死亡率和致殘率高，嚴重威脅著人類健康。大尺寸血管的血栓可置管溶栓，而對微血管血栓卻束手無策。隨著醫(yī)療機器人趨于微型化，有望為微血管血栓清除提供新手段。微型機器人在人體中處于低雷諾數(shù)環(huán)境，需要提供連續(xù)的外部驅(qū)動力來實現(xiàn)驅(qū)動。因此，如何實現(xiàn)低雷諾數(shù)環(huán)境下微尺度機器人的高效驅(qū)動和運動控制，是科研中面臨的難點。單個微型機器人往往無法滿足醫(yī)療應(yīng)用的要求，需要通過操控微型機器人群實現(xiàn)集群效應(yīng)，來滿足生物醫(yī)用劑量的需求。因此，開發(fā)新型的具有生物相容性、能有效驅(qū)動和精準控制以及集群操控能力的新型軟體醫(yī)療微型機器人，是研究的熱點問題。

自然界中的趨磁細菌是一類受磁場控制的具有集群行為的天然微機器人，其內(nèi)部含有磁小體作為驅(qū)動和控制單元，能以高度有序的集群方式進行聚集和遷移。受此啟發(fā)，研究團隊研發(fā)了一類具有集群行為、模仿趨磁菌內(nèi)部磁小體有序結(jié)構(gòu)的微型機器人，其材料成份、接觸界面和控制方式都具有良好的生物相容性。通過實驗方式和數(shù)值模擬解析了機器人內(nèi)部驅(qū)動結(jié)構(gòu)、磁場強度及頻率對其運動能力的影響，結(jié)果顯示，其最高運動速度可達161.7微米每秒。在接收到磁場群體性控制命令后，負載溶栓劑的微型機器人可聚集在血栓部位，在高頻磁場控制下釋放溶栓藥物，進行微血管溶栓。 

研究團隊負責人表示，仿生微型手術(shù)機器人安全性好，運動控制精準，為超微創(chuàng)血栓清除提供了一種新型醫(yī)療手段，將引領(lǐng)新一代精準治療智能醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)熱潮。未來研究團隊將積極推進這一成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

該項目研究依托同濟大學(xué)牽頭建設(shè)的上海自主智能無人系統(tǒng)科學(xué)中心、同濟大學(xué)、同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院，并獲得國家自然科學(xué)基金、上海市教委科研創(chuàng)新計劃重大創(chuàng)新項目、上海市張江國家自主創(chuàng)新示范區(qū)專項發(fā)展基金重大項目等資助。