据美国月刊《发现》网站6月7日报道，人们经常谈论技术进步，说一切都变得越来越小（除了电视）。更好的设计和制造技术使得生产更小的零件成为可能，手机、电脑和家用电器等设备自首次开发以来尺寸不断缩小。但一些科学家正在将这一概念发挥到极致，最终目标是将这项技术带入一个全新的领域：在我们的身体内部。
尽管包括起搏器和动脉支架在内的许多设备都很常见，但医学研究人员长期以来一直梦想着制造出足够小的设备，可以在血液中游泳，从而为治疗和诊断开辟新的可能性。机器人的尺寸将小于 1 毫米，而且通常要小得多。例如，在纳米机器人领域，尺寸大多为十亿分之一米。
来一次人体之旅
一定年纪的人可能还记得1966年的电影《旅程》，讲述了医生们被缩小到微观尺寸，进入一位患病科学家的体内进行手术的故事。年轻一代可能还记得动画儿童系列剧《神奇校车》，其中弗里泽尔小姐缩小了巴士并进入了学生的身体。
虽然在微型医疗机器人领域不可能缩小人的尺寸，但这个概念的科幻版本很好地说明了基本思想。长度只有几微米或纳米的微型机器人可以安装在人体基础设施内，以精确地执行医疗任务。微型机器人可以在血管中游动，清除危险的血凝块，或者直接向肿瘤输送抗癌药物。以后可能不需要去医院做手术，只需要吃一颗药，观察一下就可以了。
纳米机器人领域可以追溯到 1959 年物理学家理查德·费曼 (Richard Feynman) 的一次演讲，他在演讲中设想了一个先进技术允许科学家物理操纵原子（物质的基本组成部分）的世界。这份题为《底部有很多空间：新物理学的邀请》的重要报告提出了人类可以建造小到几乎看不见的机器的可能性。
虽然技术花了几十年的时间才迎头赶上，但科学家们终于开始探索他们可以制造多小的机器人。事实证明，答案确实不少。现在，研究人员已经制造出了比红细胞还小的纳米级机器人。
挑战不一样
该领域最早的一篇论文发表于 1998 年，提出了一种用钻石制造人造红细胞的设计，据说这种设计可以向组织输送的氧气量是人类红细胞的 236 倍。
从那以后的几年里，科学家们开始解决微型医疗机器人带来的独特挑战：从如何为微型机器人提供动力到防止它们被人体摧毁。虽然我们还没有达到微型机器人参与临床试验的阶段，但这一领域可能正在变得越来越近。研究人员今天表示，他们可以在模拟条件下注射、供电和控制微型机器人。这些机器人看起来与我们习惯的机器人不同——事实上，许多机器人几乎完全由小金属珠制成。但应用范围可能很广泛。
创造一个可以在人体内移动的机器人意味着面临普通机器人不会面临的挑战。首先，传统的电池和电机不可能这么小，因此工程师必须设计全新的方法来为机器人提供动力并使其移动。在人体这样小的尺度上，重力不再重要；相反，微型机器人必须应对汹涌的血流和静电力的推拉。对于一些最小的机器人来说，布朗运动，即由热量引起的随机运动，足以阻碍它们的运动。
许多研究人员向自然界寻求灵感。一些微型机器人使用基于细菌鞭毛的设计来移动。其他人则完全借鉴生物学，将他们的机器与活细胞结合起来，创造出在人体周围移动的类似机器人的混合体。例如，一篇论文描述了将细菌附着在塑料珠上并将其用作微电机。不同的微型机器人设计使用人体内存在的酶或葡萄糖和氧气作为动力。这样做的好处是机器人可以使用自己的燃料游泳。
在体内移动机器人的另一种方法是使用外力。一些科学家正在探索如何利用磁场来移动体内的金属珠。一个研究小组报告说，他们可以通过这种方式控制一群不同形状的动物，有可能操纵它们通过体内的内部管道到达目标。另一个团队将金属珠与干细胞结合起来，这样它们就可以穿过狭窄的血管通道。
应用前景广阔
随着研究人员真正接近在人体内使用微型机器人，他们正在测试一系列可能的应用。微型医疗机器人可以将药物运送到特定位置，提高有效浓度，同时减少其他地方的副作用。微型医疗机器人还可以将放射性物质等抗癌药物直接输送到肿瘤处，选择性地杀死癌细胞。它们可以刮掉动脉壁上的危险斑块以预防心脏病，也可以充当支架来帮助神经或血管再生。
在另一项进展中，来自中国的一组研究人员报告说，他们已经能够制造出可以穿过血脑屏障的微型机器人。他们使用包裹在大肠杆菌薄膜中的磁性纳米凝胶来携带药物。当他们将封装的纳米凝胶注射到小鼠体内时，免疫系统中的中性粒细胞将它们误认为是入侵的细菌并将其吞下。然后，研究人员能够利用磁场将含有微型机器人的中性粒细胞移动到小鼠的血液中，并最终进入它们的大脑。研究小组表示，这项技术有一天可以用于治疗脑肿瘤。
迄今为止最小的微型医疗机器人是由德克萨斯大学圣安东尼奥分校的研究人员开发的。纳米复合材料颗粒直径仅为120纳米，可以通过磁场控制，而且足够小。研究人员表示，它们可以用来推动单个细胞。该用例尚未实现，但可能很快就会实现。它包含了费曼关于操纵我们世界的基本组成部分的一些原创想法。就像当时的情况一样，底部有足够的空间。
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