95%成功率：微型机器人直接向血栓输送药物对抗中风和肿瘤
新型微型机器人由一个带有可溶性凝胶外壳的微小球形胶囊组成。
2025年11月13日 14:00
苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）研发的微型机器人极其微小。Luca Donati / lad.studio Zurich
未来，微型机器人可能被用于解决中风治疗等医疗难题。
苏黎世联邦理工学院研究团队已成功开发出一种磁性微型机器人，能够将药物直接精准输送到人体内的特定目标位置。
目前的中风治疗方法需要给患者大量使用溶栓药物。但这些药物会扩散到身体其他部位，可能导致内出血等额外并发症。因此，苏黎世联邦理工学院团队专注于开发微型机器人技术，将药物直接运送到精确位置——例如，直达引发中风的血栓处。这种方法可以有效限制副作用，显著改善患者的健康状况。
导航机制
这种新型微型机器人由一个带有可溶性凝胶外壳的微小球形胶囊构成。
胶囊内含有氧化铁纳米粒子，使微型机器人能够通过外部磁场进行精确控制和引导。
此外，钽纳米粒子作为对比剂，使医生能够通过X光成像实时追踪微型机器人在体内的运动路径。
为克服血流速度变化带来的挑战，研究人员开发了一种模块化电磁导航系统。
该系统整合了三种磁力控制策略。其中一种策略允许胶囊以每秒4毫米的速度沿血管壁高精度滚动。这种综合方法实现了高效控制，在超过95%的测试案例中成功将药物输送到目标位置。
"磁场和梯度对于微创手术而言极为理想，因为它们能深入穿透人体组织，并且——至少在我们使用的强度和频率范围内——对人体没有不良影响，"微型机器人研究领域资深专家、苏黎世联邦理工学院布拉德利·尼尔森（Bradley Nelson）教授解释道。
各种导航选项的示意图。ETH Zurich
模型中的输送测试
胶囊装载有活性药物（例如，溶血栓剂）。当高频磁场加热磁性纳米粒子时，凝胶外壳会溶解，从而释放药物。
微型机器人通过特制导管输送，该导管能在目标位置附近精确释放胶囊。
为进行实验室测试，研究人员开发了高度逼真的硅胶模型，模拟人类和动物血管系统。有趣的是，微型机器人成功定位并溶解了模拟血栓。在这些模型测试成功后，研究团队进一步开展了体内实验，在猪体内和羊脑脊液等复杂环境中成功实现了微型机器人的精准导航。
"这种复杂的解剖环境为未来更多治疗干预提供了巨大潜力，这正是我们对微型机器人也能在这种环境中成功导航感到兴奋的原因，"主要作者法比安·兰德斯（Fabian Landers）表示。
肿瘤的靶向治疗
尽管最初专注于中风治疗，但这些微型机器人技术也为局部感染或肿瘤的靶向治疗带来了新希望。
研究团队始终致力于尽快将这些医疗机器人投入临床使用，其下一个直接目标是快速启动人体临床试验。
"医生们已经在医院取得了令人难以置信的成就。激励我们的是这样一个认知：我们拥有一项技术，能够更快、更有效地帮助患者，并通过创新疗法为他们带来新的希望，"兰德斯总结道。
全球每年约有1200万人遭受中风困扰，常常导致死亡或永久性残疾；如果这种微型机器人技术得到广泛应用，有望在全球范围内挽救无数生命。
该研究成果已于11月13日发表在国际权威期刊《科学》（Science）上。
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