可锚定消化道微机器人，实现按需给药+长期疗效评估

微型机器人在治疗各种疾病的靶向给药方面取得了显著进展。然而，使用微型机器人本身作为微型传感器进行远程和长期损伤评估仍然具有挑战性。

基于此，香港中文大学张立、Kai Fung Chan、Lin Su、中国科学技术大学吴东、澳门大学徐青松等研究团队在《National Science Review》在线发表题为“Ultrasound-sensitive microrobotic sensor with robust anchoring for long-term digestive lesion assessment"的研究论文。该研究受海洋生物棘冠海星启发，研发了一种具有强韧锚定的超声敏感微机器人传感器（USMS），用于长期消化病变评估。

迄今为止，由于微型制造技术和智能材料的发展，微型机器人已经变得越来越小型化，集成化和智能化。这些进步使微型机器人显示出巨大的潜力，如靶向药物输送和疾病治疗。其中，磁响应机器人提供了可编程形状变形、无线控制和高定位能力的优势，使其成为靶向药物输送的理想选择。在消化道的复杂环境中，磁性机器人可以实现精确定位和运动控制，从而实现靶向和持续的药物释放，以增强治疗效果。然而，使用为靶向治疗设计的微型机器人作为长期感知体内疾病部位的微型传感器仍然是一个重大挑战。

当前用于感测消化病变的方法，例如计算机断层扫描(CT)和X射线成像，通常是昂贵的、侵入性的，并且不适合连续感测。超声成像因其使用方便、无辐射、能够以高空间分辨率观察深度超过10 cm的组织而受到越来越多的关注。然而，由于病变和周围组织之间的声学反射对比度较低，直接感应深消化道病变仍然具有挑战性。微泡造影剂最近已被用于增强超声成像分辨率。通过放大超声信号反射，这些药物显著提高了图像对比度和灵敏度。因此，集成有超声敏感微泡的微型机器人的发展为实现实时跟踪和定位带来了巨大的希望，同时为体内的远程和长期损伤评估开辟了新的途径。

科研团队以棘冠海星生物特性为仿生原型开展研发工作，这类海洋生物凭借柔韧腕足与密布棘刺，能够在湍急水流环境下牢牢吸附基底，同时完成摄食、抵御外敌等生存行为。研发人员基于该生物构造设计出USMS：设备基底采用掺有钕铁硼颗粒的磁性柔性材质打造，外部搭载45根中空微针组成阵列结构；单根微针直径300 μm、高度600 μm，内部预留储药空腔，配套宽度80μm的药剂释出通道，微针外壁增设50 μm规格倒刺结构，避免装置附着后发生滑移脱落。该微针阵列模具是采用摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）技术（nanoArch® S130，精度：2 μm）打印而成。

USMS可通过口服肠溶胶囊无创送达小肠，并在小鼠模型中证明了可靠的按需药物输送和病灶大小感测能力。USMS具有作为多功能机器人平台和传感系统的潜力，用于在临床疾病管理中监测病变发展。

总结：研究人员设计了一种生物感应超声敏感微型机器人传感器(USMS),能够为无线和长期消化疾病治疗和评估提供的锚定能力。USMS集成了双磁和聚焦超声致动，用于精确移动和按需药物输送，而生物启发微针设计确保了抵抗强流体流动(402 mm/s)和蠕动力(66.5 mN)的稳定锚定。更重要的是，USMS的气腔设计能够实现远程强超声波反射33和突出损伤半径的长期感测，以评估治疗效果。