研究人员创造出纳米机器人来探测人体细胞物流托盘

2022-09-08

研究人员创造出纳米机器人来探测人体细胞

多伦多大学工程学院的研究人员已经建立了一套磁性“镊子”，可以以前所未有的精度将纳米级磁珠在人体细胞内三维定位。

纳米机器人已经被用于研究癌细胞的特性，并可能为加强诊断和治疗指明道路。

孙宇教授及其团队一直在建造能够操纵单个细胞的机器人已有二十年了中国机械网okmao.com。

他们的创造物具有操纵和测量单个细胞的能力，可用于体外受精和个性化医学等程序。他们的最新研究今天在《科学机器人》上发表，使该技术向前迈进了一步。

“到目前为止，我们的机器人一直在探索建筑物外，触摸砖墙，并试图弄清内部发生了什么，” Sun说。“我们想在建筑物中部署一个机器人，并探测所有房间和结构。”

该团队已经创建了可以操纵电子显微镜内部亚细胞结构的机器人系统，但是需要冷冻干燥细胞并将它们切成小片。为了探测活细胞，其他团队使用了激光或声学等技术。

“使用镊子探测细胞的镊子是一种流行的方法，”博士生王宪说。进行研究的候选人。

这项技术获得了2018年诺贝尔物理学奖，但是王说，它所产生的力对于他想做的机械操作和测量来说还不够大。

磁珠被引入细胞，然后被控制以导航到核膜上。Wang说：“您可以尝试增加产生更大力量的力量，但是却有损坏要测量的亚细胞成分的风险。”

Wang设计的系统使用六个电磁线圈，这些线圈放置在接种有活癌细胞的显微镜盖玻片周围的不同平面中。

将直径约700纳米的电磁铁珠（比人的头发的厚度小约100倍）放在盖玻片上，在那里癌细胞容易将其吸收到其膜内。

一旦珠子进入内部，Wang使用共聚焦显微镜成像的实时反馈控制其位置。

他使用计算机控制的算法来改变通过每个线圈的电流，在三个维度上对磁场进行整形，然后将磁珠哄骗到电池内的任何所需位置。

Wang说：“我们可以将位置控制在布朗运动极限的几百纳米以内。” “我们所施加的力要比激光所能施加的力高一个数量级。”

博士候选人王宪（Xian Wang）开发了一种磁性纳米级机器人，该机器人可以移动到人体细胞内的任何位置。该工具可用于研究癌症，并可能增强其诊断和治疗。

该团队与西奈山医院的Helen McNeil和Yonit Tsatskis博士以及病童医院（SickKids）的Sevan Hopyan博士合作，使用他们的机器人系统研究了早期和晚期膀胱癌细胞。

先前对细胞核的研究要求它们从细胞中提取。Wang和Sun测量了完整细胞中的细胞核，而无需分解细胞膜或细胞骨架。他们能够证明核在各个方向上都没有同样刚性。

Sun表示：“它的形状有点像足球，从机械上讲，它沿一个轴的硬度要大于另一个轴。” “如果没有这项新技术，我们将一无所知。”

他们还能够准确地测量出反复受到刺激时核变得多坚硬，并确定哪些细胞蛋白可能在控制这种反应中起作用。这些知识可以为新的癌症诊断方法指明方向。

一段视频，分解了磁性镊子设备的设计。Wang说：“我们知道，在后期单元中，强化反应并不那么强。”

“在早期癌细胞和晚期细胞在形态上看起来没有很大不同的情况下，这提供了另一种区分它们的方法。”

Sun表示，这项研究可能会更进一步。

“您可以想象将这些纳米机器人带入整个群体，并通过阻塞血管进入肿瘤使它们饿死，或者通过机械消融直接破坏它们。”

Sun说。“这将为治疗对化学疗法，放射疗法和免疫疗法有抵抗力的癌症提供一种方法。”

在单元内部导航的磁珠的视频。这些应用距离临床部署还有很长的路要走，但是Sun及其团队对这一研究方向感到兴奋。他们已经在SickKids中与Xi Huang博士进行了早期动物实验。

他指的是1966年的科幻电影，说：“这还不是幻想之旅。” “但是我们在位置和力控制方面已经达到了空前的准确性。这是我们到达那里所需要的很大一部分，请继续关注！”

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