發(fā)布日期：2017-03-20
近日，抗癌大軍又迎來了一股新力量，《科學·機器人學》雜志刊登了一項新的研究成果，研究人員利用磁場，遠程控制帶有磁性的微型機器人在人體內(nèi)進行“作業(yè)”。
單獨做任務(wù) 分工各不同
過去的10年中，磁力技術(shù)不僅在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，還在醫(yī)學領(lǐng)域贏得了一席之地——利用磁力遠程控制人體內(nèi)的醫(yī)療器械。例如可以通過磁力輔助遠程控制導(dǎo)管系統(tǒng)進行簡單的血管內(nèi)操作；或者利用磁力引導(dǎo)接受檢查者體內(nèi)的膠囊攝像機，通過在“膠囊”中植入永磁體，在患者體外設(shè)置磁場，通過磁場產(chǎn)生的引力將膠囊攝像機引導(dǎo)到想要檢查的部位。除此之外，還曾有研究利用磁場同時控制成群的小磁鐵。按理說，如果能“指揮”這樣一支由微型機器人組成的團隊，那么在協(xié)助治療癌癥等重大疾病上就能發(fā)揮巨大作用。
不過，領(lǐng)導(dǎo)這樣一支特殊團隊可不簡單，需要強大的運籌帷幄能力，懂得“調(diào)兵遣將”。可是，靠磁力指揮隊伍實在是個巨大的挑戰(zhàn)。我們都知道，磁場能影響到范圍內(nèi)的所有物體，如果這些物體又具有相同的性質(zhì)，那么只可能是一呼百應(yīng)，“呼啦啦”都朝一個方向去了，很難分別下達命令。
為了解決單獨指揮“隊員”的難題，使這些微型機器人能夠分別以不同速度朝不同的方向移動，來自德國漢堡飛利浦研究院的研究人員開發(fā)出了新方法，能夠在一支完全相同的螺旋機器人團隊中控制任意一名成員，使它能夠單獨執(zhí)行特殊任務(wù)。“我們的技術(shù)能讓微型機器人在人體內(nèi)部實現(xiàn)復(fù)雜的操作。”該研究的第一作者，物理學家尤爾根·拉姆說。
操控靠磁場 類似抓娃娃
首先，拉姆的團隊打造了許多完全相同的螺旋機器人，接著，利用一個強大的、均勻的磁場將這些螺旋機器人固定住。在這個強大磁場中有一個洞，微型機器人是相對“自由的”。利用這個自由點位，在大磁場上疊加一個相對較弱的、溫和的旋轉(zhuǎn)磁場，就可以控制自由點位中的螺旋機器人旋轉(zhuǎn)，又不會影響到其他“隊友”了。另外，研究人員可以通過調(diào)整大磁場來變換自由點位的位置，這樣就有了像“抓娃娃機”一樣的功能，可以自由選擇單個機器人。
實驗中，研究人員成功地讓幾個螺旋機器人同時朝著不同方向精確地旋轉(zhuǎn)。該研究團隊指出，理論上，他們可以同時操縱數(shù)百個微型機器人。“有人想到利用螺旋傳動原理，這樣微型機器人在人體內(nèi)執(zhí)行某些操作時就不用依靠電池或者馬達作動力了。”拉姆說。
微型機器人 用處特別多
在掌握了這門先進的“排兵布陣術(shù)”后，研究人員已經(jīng)想好了一大串可以讓這支團隊大展拳腳的“職場”。
一種是在可注射型微型藥丸上配備微型螺旋機器人。醫(yī)生可以利用磁場遠程遙控螺旋機器人，“指揮”其旋轉(zhuǎn)打開藥丸釋放藥劑。利用這種方法，醫(yī)生可以確保含有放射性成分的藥物只“盯著”腫瘤，并將其摧毀，而不會影響到周邊健康的組織，從而減少副作用。另外，一旦藥物釋放出了所需治療劑量的放射物，醫(yī)生可以用磁力遙控關(guān)閉藥丸。這種藥丸由金屬材料制成，以具備防止放射性物質(zhì)泄漏的性質(zhì)。
還有一種是用于整形外科等涉及植入物的情況，醫(yī)療植入物可以隨著時間發(fā)生改變。例如，隨著病人的痊愈，醫(yī)生可以利用磁力改變植入物的形狀，以便更好地適應(yīng)患者的體型。
按照拉姆的設(shè)想，未來，研究人員將能開發(fā)出更加小巧的磁場裝置，用于控制微型機器人。同時，利用X光機或超聲波掃描儀等造影技術(shù)，準確定位這些微型機器人的“工作場所”。
抗癌“三十六計”
增加防御——讓免疫系統(tǒng)自己動手
除了科學家們費心為我們找到的各路“幫手”，我們?nèi)祟愖陨砟懿荒芘σ话涯兀恳?，我們自身的免疫系統(tǒng)是一個非常強大又復(fù)雜的存在，它能識別出入侵者的幾乎無限種“嘴臉”，并將其摧毀。在了解癌癥及免疫系統(tǒng)間的互動后，研究團隊正以此努力開發(fā)調(diào)動身體自然防御潛力的新療法，并稱之為免疫療法。
強強聯(lián)合——抗體抗原殺死癌細胞
當我們的身體受到外來細胞如病毒或細菌感染時，免疫系統(tǒng)就會立即做出反應(yīng)。生成的抗體會與外來細胞表面的蛋白質(zhì)——抗原相結(jié)合。有時這一過程足以中和外來細胞，其他情況下，抗體和抗原結(jié)合“標記”該細胞，作為T淋巴細胞的消滅對象。免疫療法可以對免疫系統(tǒng)進行“培訓(xùn)”，使其生成可以與癌細胞抗原結(jié)合的抗體，從而阻止這些抗原蛋白的促生作用，或者標記癌細胞為免疫細胞摧毀的對象。
引進外援——利用藥物刺激免疫系統(tǒng)
免疫療法中頗具前景的一種就是合成的單克隆抗體。這些藥物可以“纏住”癌細胞抗原并標記讓它們?nèi)ニ馈?/p>
雖然抗體介導(dǎo)治療具有一定前景，但是這種藥物并不是上上策，加之超過10萬美元的天價，對于大多數(shù)癌癥患者和家庭來說都是種負擔不起的治療方案。
自力更生——利用疫苗對抗癌細胞
俄亥俄州立大學綜合癌癥中心阿瑟·G·詹姆斯腫瘤醫(yī)院和理查德·J . Solove研究所以及全球其他機構(gòu)中的研究人員，正在研究能夠觸發(fā)相同機制的單針疫苗。將精心設(shè)計合成的蛋白質(zhì)通過接種疫苗或免疫接種的方式輸入體內(nèi)，可以訓(xùn)練免疫系統(tǒng)識別癌細胞的抗原。相比抗體介導(dǎo)治療，這種方法“物美價廉”，一次有效接種能使患者獲得數(shù)年的“戰(zhàn)斗力”，而且費用遠低于1000美元。
以毒攻毒——釋放病毒軍隊進行攻擊
除了上述方法，研究人員意識到可以訓(xùn)練病毒來抗擊癌癥，而且這種方法有雙重好處。這些溶瘤病毒可以直接攻擊癌細胞，并能在病變細胞內(nèi)大量復(fù)制，導(dǎo)致病變細胞的爆裂。和接種疫苗一樣，溶瘤病毒能夠打造一個長期又堅固的防御系統(tǒng)，在幾個月甚至幾年時間內(nèi)訓(xùn)練免疫系統(tǒng)攻擊癌細胞。
來源：北京晨報
