美国约翰霍普金斯大学(JohnsHopkinsUniversity)工程团队近期开发出一款磁控“毫米机器人”(millirobot),能够将抗生素直接递送至受感染的心脏组织。这项创新技术未来有机会取代长达数周的静脉注射疗程,甚至让患者免于承受高风险的开心手术。
这款微型机器人宽度约同铅笔笔尖、长度仅约一粒米,相关研究成果已发表于《AdvancedMaterialsTechnologies》期刊。该研究主要锁定美国每年约有5万人罹患的“心内膜炎”(Endocarditis)。目前治疗这类心脏组织感染的标准疗法,多为长达数周的静脉抗生素注 射,但药物在送达心脏途中容易被稀释,导致治疗经常失败。面对此困境,医师往往只能提高药物剂量,让患者承担毒性副作用的风险,或者无奈改采高风险的开心手术。
为突破现有治疗瓶颈,这款机器人巧妙运用两个模组来分工合作。首先出动的“针模组”会紧抓感染部位附近的心脏组织并固定不动,做为搭档的专属停泊点;接著,携带抗生素的“药物模组”会以磁力扣上针模组,开始在感染部位逐步释放药物。
由于针模组固定于原位,医师可以轻松替换新的药物模组来进行重复给药。特别的是,这两个机器人内部都没有安装电池或马达,而 是借由放置在体外的一组电磁线圈(原理类似MRI)产生磁场,以无线方式进行遥控与导航。
该研究资深作者AxelKrieger表示,只需通过一个小小的穿刺孔,就能放入微型机器 人完成手术,过程中不会造成感染或大量失血。目前,该机器人已成功在模拟人类心脏的模型中(甚至能逆著模拟血流)完成导航,并在猪的心脏组织上通过测试。
研究第一作者AnuruddhaBhattacharjee指出,若未来一切顺利,单次微型机器人疗程大约只需10分钟,即使进行数轮给药也仅需约一 小时,这可望将过去四到六周的漫长治疗期大幅缩短至一天以内。团队的下一步,计划将在能够如真实心脏般跳动、收缩的动态仿体心脏中进行测试。科学家也看好这项精准递送技术的潜力,认为未来也可能应用于抗癌药物的投放。