纳米机器人将在多种疾病治疗中大显身手(小身材大能量？揭秘纳米机器人的厉害之处)

纳米机器人将在多种疾病治疗中大显身手

一个由加拿大蒙特利尔理工大学、蒙特利尔大学和麦吉尔大学科学家组成的研究团队近日获得了癌症研究领域一项伟大的突破。他们开发出了经血液可精确定位针对肿瘤活性癌细胞进行给药的纳米机器人试剂，这种新型的纳米机器人试剂能够在血流中穿梭，将肿瘤活跃的癌细胞作为靶标，使药物精确到达癌病灶。

纳米机器人将在多种疾病治疗中大显身手

这项突破性的研究成果刚刚发表在《自然纳米技术》杂志网站的一篇题为“磁性厌氧细菌将含有药物的纳米脂质体送入肿瘤缺氧地区”的文章中。文章指出，通过老鼠模型进行的研究结果显示，这种纳米机器人试剂成功地将药物输送到结直肠肿瘤病灶。大批的纳米机器人试剂实际上是由生有1亿多鞭毛的细菌组成，因此是以一个完全自主的方式推进的，而且承载药物能够从注射点到身体需要治疗的病灶之间的移动抄捷径直达。这种方式确保注射药物最佳定位于肿瘤,避免危及器官和周围健康组织的完整性。因此,对人体剧毒的药物剂量能够显著减少。

这一研究团队的负责人西尔万;马特尔声称：“这种纳米运输器的创新应用不仅对创建更先进的工程概念和对于原始的干预方法产生影响，而且也对于治疗试剂、成像试剂以及诊断试剂的新型运载工具制造打开了方便之门，”马特尔补充道：“化疗对整个人体有毒害,化疗也可利用这些天然纳米机器人将药物直接运输到目标区域，消除有害的副作用,同时提高其治疗效果。”

最近几年，医用纳米机器人的研发取得不少可喜的成果。例如，2012年7月美国佛罗里达大学的科学家研制出一种能够100%地杀灭丙肝病毒的纳米机器人。又如，2013年12月韩国全南大学的科学家研发出可对大肠癌、乳腺癌、胃癌和肝癌等高发性癌症进行诊断和治疗的纳米机器人。再如，2014年4月以色列巴伊兰大学的研究人员成功地用dna链造出了一种能在活动物体内按照编制的程序执行逻辑操作的医用纳米机器人。又如，2016年7月瑞士洛桑联邦理工学院的科学家研发出可将药物投递到特定位置或者进行精准操作的纳米机器人。

迄今为止，医用纳米机器人技术依然停留在研发试验阶段，一些技术性障碍还有待破解。从现阶段来讲，受工业水平限制，纳米机器人在驱动、控制、传感反馈等方面都存在研究瓶颈。尽管如此，许多科学家、工程师和医生都认为，纳米机器人在可预见未来很可能带来一场医学革命，这种“体内医生”将在癌症治疗、去除血块、清洁伤口、治疗痛风、粉碎结石、纠正错误、精准定点给药、充当免疫系统等方面释放出巨大的潜力。前不久，美国工程师及未来学家雷蒙德;科兹威尔还提出了更加大胆的设想：到2030年，纳米机器人将可借助无创的方式进入人类大脑，与我们的新皮质相连，就像云计算一样，届时人类将变得更长寿、更聪明和更幽默。

除了医疗领域，纳米机器人在其他领域，如军事、工业、农业、环保等也将大显身手。因此，有关专家预言：用不了多久，个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。中国科学家及未来学家周海中在1990年发表的《论机器人》一文中甚至预言：到21世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的工作和生活方式。

小身材大能量？揭秘纳米机器人的厉害之处

日前，北京大学工学院段慧玲教授课题组在智能微纳米变体机器人设计理论、材料和结构研制及功能化研究等方面取得重要进展，这是该团队第一次真正实现了在纳米尺度上可直接进行3D到3D复杂变形的智能变体结构，并提出了4D微纳米打印技术。

纳米级究竟是什么概念呢？我们肉眼可见的数量级是毫米级，如果想要看见纳米机器人，就需要用显微镜放大一百万倍。

什么是纳米机器人？

纳米机器人是一种在纳米或分子级别下可以被操控的机器，属于分子仿生学范畴。其“纳米”有两层含义——一方面是物理尺寸上达到纳米级的机器人，另一方面是用于执行纳米操作的机器人。

关于纳米机器人的研究目前还停留在第一阶段，即单纯的生物和机械结合体，它更多指向在医学方面进行 健康 检查和疾病治疗的纳米机器人。在研究人员设想的第二阶段，纳米机器人可以直接由原子或分子装配成具有某种特定功能的装置，并完成复杂的纳米级任务。在第三阶段，纳米机器人则是人工智能与纳米器械的结合。

如何制造纳米机器人？

制造纳米机器人，目前有物理和化学两种方法。物理方法是指制造纳米级精度的芯片所用到的光刻技术；而化学方法就是用化学物质合成分子零件。

制造出机器后，下一步就是让纳米机器人“跑”起来。在微观世界中，摩擦力、布朗运动等外因会对纳米机器人造成“降维打击”，因此驱动环节的实现十分困难。但正所谓办法总比困难多，研究人员也分别给出了各自领域的解决方法——物理上可以由磁场、电场作用产生动力；化学上可以依靠化学反应产生的能量来驱动前行；而从生物的角度，DNA纳米机器人的驱动依靠两条DNA结合链，当一条链和生物体内的DNA单链结合时，另一条链就是自由的，分子运动会让自由的结合链随机与另一根生物体内的DNA单链配对，这就相当于人类的双脚行走，从而实现空间的移动。

纳米机器人的应用

目前，纳米机器人在生物医学领域的应用较为广泛。一方面纳米机器人可以通过识别人体内部一些化学信号的变化，对疾病进行诊断，帮助医生在病人病情恶化前提供更有效的治疗方案。另一方面，纳米机器人被认为是最精准的靶向治疗方式。它可以通过靶向精准定位，辨析细胞好坏，精准的将装载药物作用于癌细胞。此外，纳米机器人还有协助外科手术等功能。

毫无疑问，未来纳米机器人将被运用于更多生活场景，或许它小小的身材释放的巨大能量来改变人类的工作、生活方式。(刘怡恋)

指导老师：中国传媒大学副教授于晗

纳米技术在医学上还有哪些运用

纳米技术在医学上还有哪些运用？相关内容如下：

1、检测与诊断：

对疾病进行检测和诊断是医学治疗中必不可少的环节，纳米技术在这方面已经大有作为。光学相干断层扫描（Optical coherence tomography，简称OCT）的分辨率可达1个微米级，有了如此准确的依据，人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”，而不必等到生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。

2、药物输送：

在纳米材料发展的基础之上，“魔弹”的概念也逐渐进入了药学领域，并发展成纳米药物输送系统?(nanodrug delivery system , NDDS)。

3、纳米机器人：

也称分子机器人，是纳米机械装置与生物系统的有机结合，在生物医学工程中可充当微型医生，解决医生用传统技术难以解决的问题。

根据不同的需要，科学家设计出了不同的纳米机器人。

4、展望：

纳米技术在医学和药学领域的应用，具有光明的前景，必将引起医学和药学领域的一场新技术革命，从而为保障人类的身体健康做出新的贡献。据此，科学家做出以下预测：

纳米颗粒可以针对性治疗传染性疾病。这些纳米材料可以向肺部输送有效的抗生素和消炎药，消除病毒和细菌性感染。

听说纳米机器人可以杀死癌症，癌症有希望被治疗，是真的吗？

近日消息，纳米机器人或许将成为治疗癌症的新方法，但前提是，科学家需要大量研究来证明它们在人体中的安全性。

纳米医学是利用纳米级设备对各种疾病进行诊断、预防和治疗的科学，其出现改变了现代医学的面貌。这些微小的纳米粒子有能力改变身体的动态，并产生最小的副作用。

美国亚利桑那州立大学利用小鼠肿瘤模型进行了一项研究，精确地展示了纳米机器人如何杀死癌细胞。这些纳米机器人是由DNA纳米结构（DNA进行了折叠以达到90nm的尺度）和凝血酶组成的。

这些纳米机器人的目标是一种叫做核仁素（nucleolin）的蛋白质，这种蛋白质只存在于癌细胞表面。纳米机器人附着于癌细胞后，释放凝血酶进入细胞，从而切断癌细胞的血液供应，摧毁肿瘤。纳米机器人工作速度快，数量多，完全包围了肿瘤。实验取得了成功，小鼠体内的肿瘤大幅缩小，而健康细胞不受影响

纳米机器人或许将成为替代化疗和其他癌症疗法的新方法。化疗已被广泛用于杀死癌细胞，但会产生非常严重的副作用。化疗会杀死所有快速分裂的细胞，比如癌细胞，同时也会杀死其他健康细胞。这是在接受化疗的患者出现脱发的主要原因之一，因为毛囊的生长速度很快。

纳米技术具有令人瞩目的特性，在癌症治疗中也会让我们大开眼界。纳米机器人还可以设置多个结合位点，与许多细胞结合并释放药物。

然而，并不是所有发光的东西都是金子……纳米技术在人体中的应用也有其不利的一面，因为就本质而言，纳米技术仍是外来的。科学家需要进一步研究的最重要问题之一，就是纳米颗粒的毒副作用，及其对人体的影响。纳米颗粒可能会跨越生物屏障，如血脑屏障、小肠或鼻腔表皮，所有这些都可能导致炎症反应，甚至更严重的副作用。

为了使纳米机器人在医学领域成为现实，人们正在进行大量的研究。目前，科学家正在对小鼠和猪进行实验，以确定注射纳米机器人的副作用和潜在安全问题。如果一切进展顺利，在不久的将来，我们或许将看到一些应用纳米技术的癌症新疗法出现。

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