约翰斯·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的工程师造出了一种机器人，只有铅笔尖那么大，目标是钻进人体，把药物送到跳动心脏内部的感染灶。
这些机器人是用来替代高风险的开胸手术和效果不佳的静脉给药（IV） 的——后者用于治疗危及生命的心脏感染。除心脏之外，它们或许还能以更微创、更精准的方式，去处理癌症等其他难以抵达的疾病。
"只需要一个小小的针眼，把微型机器人放进去，就能完成一次操作，既不感染也不出血。而且不需要外科医生来操控，就能把药物稳稳、安全、高效地送到正确的地方，"资深作者 Axel Krieger 说。他是一位医疗机器人专家，以研制无需人工协助就能做手术的机器人而闻名。
"除了心脏感染，还有很多领域能让这类靶向药物治疗和这种可操控机器人发挥重要作用。这确实是手术机器人的前沿。"
相关工作新近发表于 Advanced Materials Technologies 上。
把抗生素直接送到心脏组织
在美国，每年约有 5 万人患上心内膜炎（endocarditis），也就是一种心脏组织感染。常规治疗是数周的静脉抗生素疗程，但这往往失败——因为药物抵达心脏时已被稀释得太厉害。于是医生只剩两个高风险选择：开具更多、更高剂量的抗生素（可能产生毒性），或者做风险极高的开胸手术。
为了让药物直达受感染的心脏组织，团队研制了一批以磁力驱动的机器人。因为个头的关系，它们被称为"毫机器人（millirobots）"——宽度约等于一个铅笔尖或火柴头，长度约如一粒米。
这些机器人成对工作。一个被团队称为针式模块（needle module），它会轻轻扣住感染部位的心脏组织，充当停靠站（docking station），就在跳动的心脏上等着药物模块（drug module）。药物模块把药送到停靠站，在那里以磁力对接，再把抗生素缓慢释放到最需要的地方。
两个机器人都是磁性的，由一套外部电磁线圈系统无线引导，其工作原理类似 MRI（磁共振成像）设备。
用两个小机器人而非一个较大的机器人，让装置能够抵达体内的狭小部位。针式模块可以一直停靠，同时更换药物模块——需要时可重复给药。
"磁力引导之所以令人兴奋，是因为你不必给机器人本身供电。它不带电池，也不带马达，"Krieger 说。"用 MRI 那样的梯度场和磁场，药物就能被安全送达。只是我们不是拿它来成像，而是用它来驱动这些毫机器人。"
早期测试与更快治疗的期待
研究者已成功在仿体心脏模型（phantom heart models，高度模拟人心脏） 和真实的猪心组织上测试了这些机器人。即便面对模拟的血流，机器人也能平稳、自主地行进。
"我们可以把一个带着小药丸的机器人注射进你的静脉，它会跑到病灶——跑到我们真正需要给药的地方，而且是微创的，"第一作者 Anuruddha Bhattacharjee 说。他曾是约翰斯·霍普金斯大学的博士后，如今是阿拉巴马大学伯明翰分校的助理教授。
除了免除开胸手术，用这些机器人做药物治疗，耗时可能是几小时，而非几周。
"通常，如果做静脉药物治疗，你需要四到六周的疗程。但用这些机器人，整个操作可能只要 10 分钟——要是想多来几轮，大概也就一小时，"Bhattacharjee 说。"如果一切顺利，治疗就能从四到六周，缩短到一天甚至更短。"
肿瘤应用与"跳动心脏"测试
团队还相信，这些机器人在向癌症扩散部位靶向送药方面也能派上用场。
研究者下一步计划在更逼真的仿体心脏里测试机器人——带有肌肉收缩、以及真实心脏那样跳动运动的心脏。
参考文献：Anuruddha Bhattacharjee et al., Wireless Modular Millirobots With Magnetic Actuation for Targeted Cardiac Drug Delivery, Advanced Materials Technologies (2026). DOI: 10.1002/admt.71353
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)