北京时间3月12日，中国科学院深圳先进技术研究院徐海峰团队在纳米领域顶级期刊ACS nano上发表题为“Soft Millirobot Capable of Switching Motion Modes on the Fly for Targeted Drug Delivery in the Oviduct”的文章。团队开发了用于靶向递药的磁驱软体机器人，该微型机器人能根据器官内不同地形的机械特点，使用与环境最安全的交互方式，进行效率与生物安全兼顾的生物货物转运和释放。课题组刘源副研究员和研究生黄静为共同第一作者，徐海峰副研究员为本文独立通讯作者。本研究工作获得国家自然科学基金项目、深圳市基础研究计划等项目支持。

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原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.3c09753

在输卵管等小腔道内进行细胞和药物等物体的转运受到体内复杂环境的挑战。药物输送系统或手术器械必须克服目标小腔道内复杂的结构形貌，例如平坦区域、褶皱和狭窄通道。近日，中国科学院深圳先进技术研究院徐海峰副研究员提出一种用于输卵管内进行靶向药物输送的新手段，利用磁驱微型软体机器人在行进中进行原位编程和运动模态的切换，适应输卵管中复杂环境的变化，最终在穿过狭小空间后，进行可控的药物释放。该微型机器人通过在高速刚性运动和高适应性软驱动之间不断切换其运动模式，可以在具有复杂内部结构和复杂表面形貌的输卵管中有效地导航。单个毫米机器人可实现多个运动模态，包括像仿土虱滚动和翻转、仿精子旋转和仿蛇滑行，分别用于通过不同的障碍物场景，包括平坦区域和高台阶、狭窄的通道和固液界面。滚动模态可实现高速运动，速度可达23mm/s。药物释放既可以通过溶解缓慢释放，也可以通过激光在14秒快速释放。目前的毫米软体机器人所具有的自适应多模式运动和主动药物释放机制，为人体内难以进入的小腔道环境进行有针对性的医疗诊断应用带来新的方向，且保证更少微组织损伤和药物副作用。

图1 具有可切换运动模式（仿土虱滚动和翻转、仿蛇滑行和仿精子旋转）的磁驱微型软体机器人，可跨越复杂障碍（例如平坦区域、皱纹和狭窄通道），在输卵管中主动输送药物。

通过在离体猪输卵管中控制微型软体机器人执行自适应多模态运动和药物递送，以证明微型机器人在真实小腔道中的适用性。离体输卵管提供了真实的生理环境，具有各种类型的屏障，包括平坦区域、皱纹、粘液层和狭窄通道。在磁场下，微型机器人朝着目标区域前进，在100秒内运动了55mm，在目标区域快速释放药物，展示了其对输卵管环境的适应性。离体器官实验的成功验证了微型机器人对于这一特定应用场景的适用性，验证了微型软体机器人通过局部区域内生物货物释放以治疗女性上生殖道疾病（例如肿瘤、粘连、感染和炎症）的潜力。未来可对其结构几何形状进行改进，以提高其在各种医疗场景中的多功能性。这种体内跨尺度的机器人转运系统无需穿刺或设备干预，为体内的药物和细胞等生物样本递送提供了一种安全、高效的方式。

图2 演示微型软体机器人在猪输卵管中的主动药物输送。 (A) 和激光诱导（热响应）药物释放 (B)在离体猪输卵管中进行三次重复，以实现适应性多模态运动和药物递送。