肠胃系统内的肿瘤经常很难治疗,往往需要进行无创手术。近日,加州理工学院(Caltech)的科学家们最近发明了一种自动力微型机器人,在医生的操控下能准确地将药物投送到肠道里。此外,这种微型机器人或许还能用于在身体难以抵达的部位进行显微手术。
这种微型机器人用镁制成,呈球状,外层涂有药物、黄金和聚对二甲苯——这是一种在肠胃道里不会分解的聚合物。这些机器人被包裹在固体石蜡里,以防被胃酸破坏。涂层上有一个小洞,允许消化液进入并与镁发生反应,产生气泡,并从小洞穿出,推动机器人朝相反的方向移动。
在治疗时,患者可吞下这种微型机器人(听起来像不像胶囊胃镜?),使其自行前往治疗部位。机器人抵达附近位置后,就可通过加州理工学院研发的光声计算机断层扫描系统,利用红外光脉冲确定机器人的位置。红血球里的血红蛋白分子会大量吸收红外光,并剧烈颤动。利用超声传感器可以定位这种颤动,从而识别肠道内肿瘤和微型机器人的位置。
在激活微型机器人时,可利用连续波近红外激光溶解包裹机器人的固体石蜡,使它们暴露在消化液中,从而引发大量气泡反应——因为没有操舵装置,机器人会向四面八方移动。机器人数量庞大,在治疗部位附近大量聚集,很多机器人开始黏附在肠壁表面,并释放出涂层里的药物。
首席研究员表示:“这些微型机器人能够穿透消化道的黏液,并长时间停留,从而提高药物投送的效果。不过,由于这些机器人是用镁制成的,因此具有可生物兼容和生物降解的特性。”
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关于加州理工学院
加州理工学院(California Institute of Technology),简称“加州理工”(Caltech),创立于1891年,位于美国加利福尼亚州洛杉矶东北郊的帕萨迪纳市(Pasadena),是世界著名私立研究型大学,是公认最为典型的精英学府之一。加州理工学院在世界科技界久负盛名,其优势学科包括基础理科的物理学、化学、天文学和空间科学等,位列2016-17年ARWU世界大学学术排名物理学世界第5、化学世界第4、基础理科综合排名世界第6,还协助美国航空航天局(NASA)负责管理著名的喷气推进实验室(JPL)。
加州理工学校规模很小,全校学生总数仅2000人左右,但截止至2018年10月却有73位校友、教授及研究人员曾获得诺贝尔奖(位列世界第八),平均每千人毕业生就有一人获奖(22位校友),为世界上诺贝尔奖密度之冠。而该校的校友、教授和研究人员中还产生了6位图灵奖得主(世界第九)以及4位菲尔兹奖得主(世界第十六)。 “中国航天之父”、“中国导弹之父”钱学森1939年从加州理工博士毕业并在此长期任教,还参与创建了喷气推进实验室。CBS美剧《生活大爆炸》也把加州理工学院作为背景地。
加州理工学院在2012到2016年连续5年位列泰晤士高等教育世界大学排名世界第1,2018-19年度排名世界第5;2019-20年,加州理工学院位列《泰晤士高等教育》世界大学声誉排名声誉世界第12。 此外,2018-19年度,加州理工学院位列QS世界大学排名世界第5、USNews世界大学排名世界第6、世界大学学术排名(ARWU)世界第9
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