同濟(jì)團(tuán)隊(duì)研發(fā)仿生微型手術(shù)機(jī)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(jī)器人，在外加磁場(chǎng)的指揮下，聚集在血栓部位，產(chǎn)生熱和力場(chǎng)，成為高效的微血管血栓清道夫。它由同濟(jì)大學(xué)牽頭建設(shè)的上海自主智能無(wú)人系統(tǒng)科學(xué)中心微納無(wú)人系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)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(shí)許（德國(guó)時(shí)間）在線發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。

同濟(jì)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(yán)重威脅著人類健康。大尺寸血管的血栓可置管溶栓，而對(duì)微血管血栓卻束手無(wú)策。隨著醫(yī)療機(jī)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(jī)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(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。因此，如何實(shí)現(xiàn)低雷諾數(shù)環(huán)境下微尺度機(jī)器人的高效驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制，是科研中面臨的難點(diǎn)。單個(gè)微型機(jī)器人往往無(wú)法滿足醫(yī)療應(yīng)用的要求，需要通過(guò)操控微型機(jī)器人群實(shí)現(xiàn)集群效應(yīng)，來(lái)滿足生物醫(yī)用劑量的需求。因此，開(kāi)發(fā)新型的具有生物相容性、能有效驅(qū)動(dòng)和精準(zhǔn)控制以及集群操控能力的新型軟體醫(yī)療微型機(jī)器人，是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

自然界中的趨磁細(xì)菌是一類受磁場(chǎng)控制的具有集群行為的天然微機(jī)器人，其內(nèi)部含有磁小體作為驅(qū)動(dòng)和控制單元，能以高度有序的集群方式進(jìn)行聚集和遷移。受此啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)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(jī)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(guò)實(shí)驗(yàn)方式和數(shù)值模擬解析了機(jī)器人內(nèi)部驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、磁場(chǎng)強(qiáng)度及頻率對(duì)其運(yùn)動(dòng)能力的影響，結(jié)果顯示，其最高運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)161.7微米每秒。在接收到磁場(chǎng)群體性控制命令后，負(fù)載溶栓劑的微型機(jī)器人可聚集在血栓部位，在高頻磁場(chǎng)控制下釋放溶栓藥物，進(jìn)行微血管溶栓。 

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，仿生微型手術(shù)機(jī)器人安全性好，運(yùn)動(dòng)控制精準(zhǔn)，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(zhǔn)治療智能醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)熱潮。未來(lái)研究團(tuán)隊(duì)將積極推進(jìn)這一成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

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