香港城大：獨創3D打印磁控微型機器人技術推進人體送藥研究發展

　　香港城市大學研究團隊全球獨創由磁力推進、3D打印的微型機器人技術，能於生物體內精確地運載細胞到指定位置，預料可用做人體送藥，爲癌症治療、細胞層面的治療、再生醫學等方面的應用，帶來革命性改變。

 

　　近年，再生醫學引發了極大關注。其中，利用幹細胞或其衍生的細胞去修補病人受損細胞或組織的治療方式，爲多種免疫系統疾病、神經系統疾病的患者帶來了但願，不過可用做人體送藥的微型機器人技術仍未成熟，如何將這些細胞有效運輸到人體內部各類人類難以觸及的部分，一直是一大難題。

 

　　目前，以磁場控制的微型機器人因爲容易精肯定位，而且對生物組織無害，於是被普遍研究應用於標靶細胞運載。可是這種方式通常只侷限於在人體外遞送細胞，因爲動物體內環境複雜，目前還沒有有適應動物體內環境並根據人體送藥的實際須要設計的微型機器人。

 

　　由香港城市大學孫東教授領導的研究團隊早前便研發了可應用於動物體內送藥的磁力3D微型機器人，有望用做治療癌症，及運送幹細胞到受損組織或腫瘤，進行修補或治療等方面的醫學應用，相信可在入侵性手術之外爲病人提供更多選項，同時有助於解決藥物引發的反作用及抗藥性問題。

 

　　這個有望應用於人體送藥及治療癌症的微型機器人直徑小於100微米，與一根頭髮的直徑相若。爲找出最合適的設計，香港城市大學的研究人員利用電腦模擬程序，評估不一樣形狀微型機器人的效率，發現球形孔狀設計可提高磁控的推進力，而多孔且表面帶刺的結構能大大提升負載細胞的能力。所以微型機器人的獨特設計不但適合在血管及其餘體液內遊走，更能促進細胞營養運輸，爲人體送藥的研究奠基良好的基礎。

 

微型機器人採球形孔狀設計，其表面帶刺以方便負載細胞在血液內遊走。右圖爲微型機器人接種細胞後的結構設計。

 

　　除在結構層面上外，在微型機器人的技術及物料上也有新的突破。研究團隊利用3D鐳射光刻技術打印出微型機器人，再鍍上鎳以實現可磁力推進，以及鍍上鈦以增強生物兼容性。團隊還自行製做了一個外部電磁驅動系統，以磁力控制微型機器人到達體內指定位置，以達到體內運送細胞的目的。

 

　　目前，研究人員已經前後在兩種動物身上進行了測試，先把載有結締組織細胞和幹細胞的微型機器人注射到透明的斑馬魚胚胎，併成功以磁力將微型機器人引導到特定位置。而後，研究人員把載有螢光癌細胞的微型機器人注射到老鼠體內，微型機器人成功在目的地釋放螢光細胞，細胞穿過血管到達附近組織。

 

微型機器人在斑馬魚胚胎卵黃內移動的路徑圖片

 

 

在小鼠體內的微型機器人成功運輸螢光癌細胞到特定位置

 

團隊現正進行在動物體內的癌症治療相關的臨牀前研究，以微型機器人運送幹細胞到動物體內醫治肝癌，預計兩至三年內可在人類身上進行人體送藥的臨牀測試。