吴志光：打造微纳机器人，将药物精准送达病患处

吴:构建微纳机器人，将药物精确输送至受影响的部位

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2年12月14日，《麻省理工学院科学技术评论》发布了2019年“中国35岁以下创新者”中国名单虽然“企业家”在这份名单中没有出现，但我们看到许多获奖者坚持在具有工业化潜力的领域开展科研任务，也看到更多科学家分散在海外顶级学术机构，他们在不改变主意的情况下通过自己的不懈努力取得了世界级的科研成果。半数以上的获奖者取得了世界级的突破性研究成果和发现。我们将继续对35名获奖者进行专访，介绍他们的科技创新成果和经验，以及他们对科技发展趋势的理解和判断。

关于35岁以下的创新者中国名单

自1999年以来，麻省理工学院科技评论每年都公布一份“35岁以下科技创新者”名单。目标是选择全世界35名年轻的技术创新者或企业家，他们被认为是最有才华、最具创新性、最有可能改变世界的人。他们分为五类:发明家、企业家、梦想家、人文关怀者和开拓者。2017年，该名单在中国正式推出，旨在选拔中国籍的年轻技术创新者。正在为新的2020年度名单征集提名和申请。截止日期是2020年6月30日详情请见文章结尾。

吴

先锋

吴凭借在微纳机器人领域的一系列成就，荣获2019年麻省理工学院科技评论“35岁以下科技创新35人”称号。

获奖年龄:34岁

获奖位置:哈尔滨工业大学副教授

获奖原因:他建造的微纳机器人可以跨越多个生物屏障，将药物准确输送到眼底

常规给药主要通过血液循环运输完成。然而，这种被动扩散方法受到多种生物屏障的阻碍，导致有效剂量不足、毒副作用和难以完成准确的药物输送。最新研究表明，只有不到0.7%的药物能够富集到病变部位。

微纳机器人由于其在生物流体中可控的自主运动，被认为是一种理想的靶向给药方案。

对于微纳机器人在医学上的实际应用，据吴介绍，微纳给药机器人的研究中有四个主要问题需要解决:

1。克服布朗运动，实现微纳米机器人在流体中的自主可控运动；

2。避免清洗免疫系统。微纳机器人作为一种外源性物质，一旦进入人体，就会受到免疫系统的攻击。

3、突破人体内的许多生物屏障，如血脑屏障、血眼屏障等。从微观角度来看，这些生物屏障可以概括为生物多孔流体，它由生物大分子框架组成，中间有小分子和水。它们存在的主要目的是防止外来物质侵入人体。

4。实时成像和控制，即实时掌握给药机器人在活体中的位置，并控制其运动和给药等。

对于微纳机器人，已经开发了化学、磁、光、超声波和电场来驱动微纳机器人自主移动。与此同时，关于如何通过细胞膜伪装等各种技术防止微纳机器人被免疫细胞吞噬的研究也有报道。后两个问题仍有待解决。

正面临微纳机器人突破多重生物屏障的问题。考虑到各种生物屏障，如眼内玻璃体、肺和胃肠粘液，甚至脑，它们的微观结构基本上是以生物大分子为骨架，小分子和水嵌在其中的三维网格结构，因此被归类为多孔生物流体。突破生物屏障的技术难点在于如何解决微纳机器人运动中多孔流体的空间阻隔和生物分子的粘附。

图|吴在颁奖典礼上致辞(资料来源:DeepTech)

吴将胶体和界面技术引入微纳机器人的研究。为了解决上述技术问题，研制了一种头部直径小于玻璃体三维网格孔径、表面涂有纳米液体润滑层的螺旋磁性纳米机器人。该纳米机器人可以通过在玻璃体微观网格中的磁驱动运动到达病变部位，执行主动药物靶向输送任务，实现对疾病的微创和精确治疗研究结果发表在《科学进展》上，并被许多学术媒体如《科学与自然》报道。

正面临微纳机器人深层组织的实时成像和控制问题。吴首次提出基于光声层析成像技术，通过寻找与人体呼吸运动不一致的方式来实时定位微纳机器人。吴，，

，说，载药微纳机器人是第一次包裹在毫米微胶囊。当微型机器人胶囊到达体内的焦点时，外源性近红外光可以穿透深层组织并使胶囊破裂，从而释放微型机器人这些微型机器人凭借其高效的游泳能力可以跨越生物屏障，最终实现在患者区的滞留。

在吴看来，让微纳机器人克服生物障碍，实时成像和控制对微纳机器人的研究至关重要，吴说，这将对今后的进一步研究和技术改造有很大帮助。有趣的是，吴最初的科学研究充满了偶然性，甚至肥胖也影响了吴对科学研究工作的选择。

偶然间，吴接触到了哈尔滨工业大学的何强教授，他的脑海里开始出现了读医的念头。一方面是出于对自身发展的考虑，另一方面，吴还在思考看博客是不是更累人，更有助于减肥。他最终决定在2011年考上博客，进入何强的研究团队，正式走上科研之路。正如他所希望的那样，他在博士学习的第一学期尽了最大努力，但没有取得任何成功。他精神崩溃，多次未能与家人讨论辍学问题。在这样的压力下，他瘦了20多公斤。

也恰好在过去10年开始，微纳给药机器人的研究也出现了爆炸性增长。在探索微纳机器人的过程中，学术界逐渐发现了上述四个关键问题，并提出了相应的解决方案。特别地，磁驱动的微纳机器人被广泛认为是微纳机器人的药物输送技术，由于它们使用对人体无害的外源均匀胶体磁场驱动方法，期望实现技术转变。另一方面，微纳机器人是一门交叉学科，需要多领域专家的合作。为了更好地推动磁驱动微纳机器人的研究，吴表示，他正在与他人合作开发驱动微纳机器人的外部交变旋转磁场设备，为对这一研究方向感兴趣的研究人员提供设备和技术支持。一路上

，吴得到了很多外部的帮助和支持。他面对困难的毅力和遇到问题时虚心听取他人意见的习惯也是推动他前进的重要力量。与此同时，他没有太多时间照顾家人，并让他向他们道歉。

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