控制一群磁性微型机器人,打败你身体里的癌细胞

新研究表明,依靠磁力受控的成群微型机器人将来有望打败体内的癌细胞。

在过去的十年间,科学家们已经实现了通过远程操控磁力来引导医疗设备在人体内的移动。例如,先前的研究工作使用磁场操控心脏里的导管,控制肠道里的内窥镜。

先前的研究也曾用磁场同时控制大量的微型磁铁。原则上,这些磁铁一起使用时可以治疗癌症等重大疾病。然而,分别操控这些微型设备,使其各自保持自己的方向和速度,对现有科技来说仍是一个挑战。这是由于在同一磁场控制下,相同磁性的物质通常反应一致。

由于特有的分层磁场内置有磁性控制螺丝,这个乐高机器人的四肢可以分别移动。来源:Credit: J. Rahmer and B. Gleich/Philips Research

如今,科学家已探索出一种方法,能使一些磁性设备中的每一台都完成特定且独特的任务。

这项研究的带头人是于尔根·罗迈尔,“我们的方法能够在人体内实现复杂的操作,”这位来自德国汉堡的科学家说道。

首先,科学家先制作了一些完全一致的微型磁性螺钉,接着用匀强磁场固定这些螺钉。在这个强磁场中一些磁力微弱的地方,微型螺丝可以自由移动,这时候添加一个相对较弱的旋转磁场就可以操控这些自由螺丝旋转。

实验中,研究者可同时准确控制不同方向的微型螺丝旋转。原则上,他们可以同时操控成百上千个微型机器人。

作者说,人们可以考虑使用螺旋传动的机械,它们在人体内运行不需要电池或引擎。

一个在进行跳跃运动的乐高机器人,其四肢与磁性螺丝连接,可以分别移动,而不影响周边磁铁。来源:J. Rahmer and B. Gleich/Philips Research

这些磁铁的一大应用就是作为磁性螺丝,嵌入微型可注射药丸里。研究人员说,医生可以利用磁场旋转某个螺丝打开药丸。这样做可以帮助医生确定药丸中可杀死癌症的放射“种子”准确定位,只摧毁肿瘤部分,而不伤害健康组织,从而减少副作用。一旦药丸放射出一次的治疗剂量,医生就可以依靠磁铁停止药丸的使用。(药丸需要用金属材料制成,防止辐射泄漏)

另一种潜在的应用是可随时间变化而变化的医学移植物。例如,当患者痊愈后,磁场会改变移植物的形状以更好地适应患者的身体。

专家还提及,将来,研究人员会研发出小型磁场填充器来控制微型磁性机器人,并利用x光机等图像科技或超声波探测仪来定位设备在人体中的位置。

蝌蚪五线谱编译自livescience,译者 小赵,转载须授权