中大仿生微型機械人集群在生物流體遊走自如 可望應用於血管介入治療

社會 17:14 2020/02/05

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微納機械人集群在人體內進行遞送及局部治療示意圖。(由張立教授實驗室杜星洲提供)

香港中文大學最近開發了一種仿生微型機械人集群,在生物流體中運動的優化選擇策略,有別於以往大部分在水中進行的相關研究,今次研究實現了將微型機械人集群技術,從基礎研究轉化到臨床應用的重要一步。團隊正與中大醫學院探索將研究結果,應用於血管和人體內其他狹小空間內的介入式治療。

如要將微型機械人集群應用於人體醫學應用,應先充分了解它們在生物流體(例如血液及眼球內的玻璃體等)中的形成和運動行為。過往大部分相關研究都是在水中進行的,但水的物理性質與生物流體有很大差別。當流體介質從水變成各種生物流體時,微型機械人集群的形成和運動便變得非常不同且困難。

研究團隊由中大機械與自動化工程學系副教授張立領導,團隊將磁性活動集群分為三類,分別研究了兩類的活動集群,在生物流體中的形成和運動行為,並系統地分析了生物流體的粘度,離子強度和內部高分子形成的孔隙結構等各項物理特性對微型機械人集群的影響,從而總結並提出了一套新的策略,用於預測不同種類微型集群機械人在各種生物流體中的行為,研究通過多次實驗成功驗證該策略的可行性。

在高粘度生物流體體系中,如眼球的玻璃體,基於流場生成的磁性粒子集群會較為穩定;而在高離子強度的液體中,如消化道的胃酸,基於磁場生成的集群的表現會更好。而血漿和血液中,上述兩類微機械人集群都可以生成和按指令運動。

中大機械與自動化工程學系副教授張立。(由中大提供)

張立表示,如希望開啟微納機械人體內醫療應用的大門,微納機械人集群在生物流體中的可控生成和定向遞送是不可或缺的。他們正與中大醫學院一起探索微納機械人集群在醫療上的應用,如在血管和人體內其他狹小空間內的介入式治療。有關研究結果已在國際學術期刊《自然通訊》(Nature Communications)上發表。

責任編輯:馮琪雅