香港城大：首创3D打印磁控微型机器人技术，推动人体送药研究发展

香港城市大学研究团队全球首创由磁力推动、3D打印的微型机器人技术，能于生物体内精确地运载细胞到指定位置，预料可用作人体送药，为癌症治疗、细胞层面的治疗、再生医学等方面的应用，带来革命性改变。

近年，再生医学引起了极大关注。其中，利用干细胞或其衍生的细胞去修补病人受损细胞或组织的治疗方式，为多种免疫系统疾病、神经系统疾病的患者带来了希望，不过可用作人体送药的微型机器人技术仍未成熟，如何将这些细胞有效运输到人体内部各种人类难以触及的部分，一直是一大难题。

目前，以磁场控制的微型机器人由于容易精确定位，并且对生物组织无害，因而被广泛研究应用于标靶细胞运载。但是这种方式一般只局限于在人体外递送细胞，由于动物体内环境复杂，目前尚未有适应动物体内环境并根据人体送药的实际需要设计的微型机器人。

由香港城市大学孙东教授领导的研究团队早前便研发了可应用于动物体内送药的磁力3D微型机器人，有望用作治疗癌症，及运送干细胞到受损组织或肿瘤，进行修补或治疗等方面的医学应用，相信可在入侵性手术以外为病人提供更多选项，同时有助于解决药物引起的副作用及抗药性问题。

这个有望应用于人体送药及治疗癌症的微型机器人直径小于100微米，与一根头发的直径相若。为找出最合适的设计，香港城市大学的研究人员利用电脑模拟程序，评估不同形状微型机器人的效率，发现球形孔状设计可提升磁控的推动力，而多孔且表面带刺的结构能大大提高负载细胞的能力。因此微型机器人的独特设计不但适合在血管及其他体液内游走，更能促进细胞养分运输，为人体送药的研究奠定良好的基础。

微型机器人采球形孔状设计，其表面带刺以方便负载细胞在血液内游走。右图为微型机器人接种细胞后的结构设计。

 

除在结构层面上外，在微型机器人的技术及物料上也有新的突破。研究团队利用3D镭射光刻技术打印出微型机器人，再镀上镍以实现可磁力推动，以及镀上钛以加强生物兼容性。团队还自行制作了一个外部电磁驱动系统，以磁力控制微型机器人到达体内指定位置，以达到体内运送细胞的目的。

目前，研究人员已经先后在两种动物身上进行了测试，先把载有结缔组织细胞和干细胞的微型机器人注射到透明的斑马鱼胚胎，并成功以磁力将微型机器人引导到特定位置。然后，研究人员把载有萤光癌细胞的微型机器人注射到老鼠体内，微型机器人成功在目的地释放萤光细胞，细胞穿过血管到达附近组织。

 

微型机器人在斑马鱼胚胎卵黄内移动的路径图片

 

在小鼠体内的微型机器人成功运输萤光癌细胞到特定位置

 

团队现正进行在动物体内的癌症治疗相关的临床前研究，以微型机器人运送干细胞到动物体内医治肝癌，预计两至三年内可在人类身上进行人体送药的临床测试。