韓國(guó)大邱慶北科技學(xué)院（DGIST）機(jī)器人和機(jī)電工程系的Hong soo Choi教授團(tuán)隊(duì)與韓國(guó)天主教大學(xué)首爾圣瑪麗醫(yī)院的Sung-Won Kim教授團(tuán)隊(duì)以及蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的Bradley J.Nelson教授團(tuán)隊(duì)合作，創(chuàng)造一種每分鐘可以生產(chǎn)100多個(gè)可在體內(nèi)分解的微機(jī)器人技術(shù)。

 

　　以微創(chuàng)靶向精準(zhǔn)治療為目標(biāo)，構(gòu)建微型機(jī)器人的方法有很多。其中最受歡迎的是被稱為雙光子聚合法的超精細(xì)3D打印工藝，它通過(guò)兩個(gè)激光器相交引發(fā)合成樹(shù)脂的聚合。這種技術(shù)有能力創(chuàng)建具有納米級(jí)精度的結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是創(chuàng)建一個(gè)微型機(jī)器人需要大量的時(shí)間，因?yàn)轶w素，即通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)的像素，必須連續(xù)固化。此外，在雙光子聚合過(guò)程中，機(jī)器人中的磁性納米粒子可能會(huì)阻礙光路。當(dāng)利用高濃度的磁性納米粒子時(shí)，過(guò)程結(jié)果可能不均勻。

 

　　為了解決目前微機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù)的限制，DGIST教授Hong soo Choi的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種方法，通過(guò)將磁性納米顆粒和可生物降解的甲基丙烯酸明膠的混合物流到微流控芯片上，以每分鐘100個(gè)的高速度制造微機(jī)器人，該混合物可以通過(guò)光固化。與現(xiàn)有的雙光子聚合方法相比，這可以使制造微型機(jī)器人的速度提高1萬(wàn)倍以上。

 

　　然后，用這種技術(shù)生產(chǎn)的微型機(jī)器人與從人的鼻子中收集的人類鼻甲骨干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以誘導(dǎo)干細(xì)胞粘附到微型機(jī)器人的表面。通過(guò)這一過(guò)程，制造了一個(gè)干細(xì)胞攜帶的微型機(jī)器人，包括內(nèi)部的磁性納米顆粒和附著在外表面的干細(xì)胞。當(dāng)機(jī)器人內(nèi)部的磁性納米粒子對(duì)外部磁場(chǎng)作出反應(yīng)時(shí)，機(jī)器人就會(huì)移動(dòng)，并能移動(dòng)到所需的位置。

 

　　在現(xiàn)有的干細(xì)胞療法中，選擇性的細(xì)胞輸送是困難的。然而，攜帶干細(xì)胞的微型機(jī)器人可以通過(guò)實(shí)時(shí)控制電磁場(chǎng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)而移動(dòng)到所需的位置。研究小組進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，檢查攜帶干細(xì)胞的微型機(jī)器人是否能通過(guò)一個(gè)迷宮狀的微通道到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，并因此證實(shí)機(jī)器人可以移動(dòng)到所需的位置。

 

　　此外，通過(guò)將攜帶微型機(jī)器人的干細(xì)胞與一種降解酶進(jìn)行孵化，評(píng)估了微型機(jī)器人的可降解性。孵化6小時(shí)后，微機(jī)器人完全解體，機(jī)器人內(nèi)部的磁性納米粒子被磁場(chǎng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)收集。干細(xì)胞在微型機(jī)器人被解體的地方增殖。隨后，干細(xì)胞被誘導(dǎo)分化成神經(jīng)細(xì)胞，以確認(rèn)正常分化；干細(xì)胞在大約21天后被分化成神經(jīng)細(xì)胞。該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了使用微型機(jī)器人將干細(xì)胞運(yùn)送到所需位置是可能的，而且運(yùn)送的干細(xì)胞可以通過(guò)表現(xiàn)出增殖和分化來(lái)作為一種有針對(duì)性的精確治療劑。