什么是纳米机器人?纳米机器人可用于癌症治疗!

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一、纳米机器人

一块微小的芯片，能够存储大量信息，集成超强的运算能力。那么就有人大开脑洞了：我们能否设计出智能化的小型机器人，承担在人体内诊断病情，运送药物，对症治疗的任务呢?纳米机器人这个概念就应运而生了。

纳米机器人是大小在纳米或微米级别的机器人。早在1959年，诺贝尔奖得主理论物理学家理查德·费曼就率先提出了利用微型机器人治病的想法。而这位大佬在当时的另外两个设想——存储信息的微小芯片和探索微观世界的显微镜如今已经成为现实。

今天，随着工业制造技术的不断进步，我们已经具备加工高精度微小元件的能力。分子纳米技术也是近年来发展迅猛的技术之一。以医药领域为例，自从上世纪60年代纳米脂质体载药系统问世以来，纳米药物就一直是新药研发的热门领域。目前，已有多款脂质体纳米药物进入市场，还有许多基于不同纳米载体(胶束、枝状聚合物、微针等)的药物处于临床研究阶段。

伴随人工智能浪潮的兴起，医用智能纳米系统这一多学科深度交叉融合的前沿领域逐渐成型。2013年，美国乔治亚大学的赵奕平研究团队开发了磁驱动的纳米机器人，通过促进组织纤溶酶原激活剂的递送加速血栓溶解;同年，新加坡南阳理工大学的Pumera团队首次研究了一种自驱动纳米机器人对人体细胞的毒性作用，使纳米机器人向临床应用迈出了坚实的一步。此后，越来越多形态各异，功能丰富的纳米机器人设计相继问世。

二、纳米机器人可用于癌症治疗

恶性肿瘤是危害人类健康的一大杀手。 肿瘤的血管系统与肿瘤的生长、侵袭及转移密切相关。 通过阻塞肿瘤血管的营养和氧气输运从而“饿死”肿瘤的治疗思路目前已广泛应用于肝癌等恶性肿瘤的物理介入治疗。 血液中的凝血酶是肌体凝血系统的一种关键酶，能够快速、高效地诱导血栓形成。如果将凝血酶作为特定的“货物”装载在纳米机器人的内部，通过靶向运输并精确释放至肿瘤血管，诱导凝血产生血栓，就可以通过栓塞肿瘤达到高效抑制肿瘤生长和转移的目的。

根据这种看似“异想天开”的设想，中国纳米科学中心团队研制了一种DNA纳米机器人，用于运输凝血酶进行肿瘤治疗。其工作原理是利用DNA折纸术构建智能化的分子机器，将“货物”——凝血酶包裹在分子机器的内部空腔，使其处于一种非活性状态;分子机器两端装载“雷达”——核酸适配体，提供靶向识别和定位功能。当DNA纳米机器人到达肿瘤血管时，纳米机器上的“锁”识别特异标志物发生结构变化，使得“锁”从闭合状态变为开启状态，整个纳米机器由管状结构打开变为平面结构，暴露出内部装载的“货物”，进而实现诱导栓塞的功能。

中国纳米科学中心团队在细胞和活体水平分别进行了验证，结果显示这种DNA纳米机器人可以实现凝血酶在活体内的精准运输和定点栓塞，对于很多癌症都有良好的治疗效果。

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