由我国科学家借助仿生学原理成功开发的一款仿水熊虫医用微纳机器人，初步实现了在静脉血高速流环境中可控运动，并能在静脉血流中驻停时间达36小时以上，相关研究结果近日在线发表于最新一期《科学进展》上；同时，国际著名《自然》杂志以《仿水熊虫爪形结构为游动微纳米机器人提供抓地力》为研究亮点，进行了报道和点评。专家认为，此项国内外首报的成果今后如能完成临床转化，可望显著提高药物靶向递送效率，为降伏胰腺癌、胰腺炎及其它各种肿瘤疾病带来光明前景。

据介绍，常规的药物递送如打针、吃药、静点等方式，都是药物分子或载体在血液等流体中扩散进行的，这些药物分子或载体随血流等生物流体而扩散，递运效率低下，且毒副反应比较重。有学者对最近30年来的药物传送方法做出了统计，发现输送12小时后，到达目的地的药物尚不到1%。这意味着绝大部分药物已在“邮路”上丢失了。当前，发展势头正猛的微纳机器人凭借其体积小、质量轻、推重比大、可穿越多道生物屏障阻隔的优势和特点，在生物医学、抗肿瘤靶向用药递送、化验检测等领域已逐渐崭露头角。但如何确保微纳米机器人在血流高速冲刷下站稳脚跟及自如驱动？怎样构筑牢固的药物运输“通道”，实现循环系统内靶向释放？这些问题仍是医学界面临的重大挑战。

在国家重点研发计划、国家自然科学基金等诸多项目的支持下，哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室吴志光、赵杰、李天龙等专家团队与哈尔滨医科大学附属第一医院普外科兼胰胆外科主任孙备教授、李轶龙副主任医师等人联手合作，共同开展了《可在血管中靶向驻停的仿水熊虫医用微纳机器人》研究课题，成功设计出了仿水熊虫医用微纳机器人。这种机器人有着水熊虫一样的“爪子”，可显著提升微纳机器人的驱动效率，让机器人“跑得更快”。利用医学光学相干断层成像技术检测发现，直径20微米的机器人能在20000微米/秒的静脉血流环境中高效运动；与此同时，为了让机器人“停得住”，研究团队还利用多磁场复合调控技术，得以让微纳机器人在生物组织表面长时间停留并缓释靶向药物。

据本项目医工合作医学部分负责人孙备教授介绍，水熊虫是缓步动物门的俗称，为生活在世界各地的一种微小无脊椎动物，其体形细小，体长0.05-1.4毫米，通体透明，足迹遍布全球，生命力极其顽强，可以在台阶的苔藓上、珠峰山顶、海底甚至是火山口中均能找到其身影。《自然》杂志评价指出，仿水熊虫这种微小动物可用其爪子在水生环境中抓住植物，科学家们从中获得了灵感，为游动微型机器人配备了爪形表面结构和类似红细胞膜的外套，相应设计显著增强了传统游动微型机器人难以应对高速血流、缺乏粘附在血管中目标部位的能力，最终提升了靶向药物的输送水平，并精准送入人体病变深处，很好地解决了药物输送能力欠佳的科学难题。

在接受媒体采访时，孙备教授指出：“医工合作、学科交叉的意义在于将不同领域的专业知识和技能相互结合，由此有效地解决各领域存在的复杂问题。通过医工融合，医学和工程学科之间的专业知识可以相互补充，进而带来更好的创新和应用。以微纳机器人及纳米材料为例，作为医工结合的产物，可用于制备各种功能性生物材料和药物输送系统。微纳机器人尺寸小、质量轻、推重比大，且载药性和靶向性十分优异，一旦研制成功并完成临床转化，我们胰腺外科就能凭借医用微纳机器人将抗癌、抗炎等药物准确输送到胰腺周围静脉系统，并停下“脚步”输出药物，真正将胰腺癌、胰腺炎等顽疾的精准治疗落到实处。

目前，哈医大一院普外科医工合作正如火如荼地开展，并取得了一系列丰硕成果，合作团队包括哈尔滨工业大学和中国科学院长春应用化学研究所等顶尖研究团队。