血凝胶纤维机器人：脑内的药物“速递达人”

中国科学院深圳先进技术研究院实验室里，一根细长的血凝胶纤维在磁场控制下灵活地扭动、爬行。它穿过3D打印的脑沟回模型中的狭窄缝隙，在离体猪脑组织中蜿蜒前行，最终抵达预定目标点。

当高强度交变磁场启动，这根纤维瞬间崩解成微米级碎片，释放出包裹其中的抗癌药物。这是全球首个磁控血液凝胶纤维机器人的工作场景，一项来自深圳与香港科研团队的创新突破。

这种基于患者自身血液的微型机器人，为颅内肿瘤精准治疗开辟了全新路径。

仿生机器人的创新设计

近日，一项发表于《自然·生物医学工程》的研究带来了解决之道。中国科学院深圳先进技术研究院、深圳大学与香港中文大学的联合科研团队开发了磁控血液凝胶纤维机器人（BBHF）。

这项技术的核心创新在于三重“仿生术”。在材料选择上，研究人员利用患者自身血液中的纤维蛋白为原料，通过仿生凝胶化技术，构建出与脑组织力学性能高度匹配的柔性载体。

“BBHF保留了血液中天然纤维蛋白的网络结构，具有良好的生物相容性，可有效避免免疫排斥反应。”论文通讯作者、中国科学院深圳先进技术研究院徐天添研究员解释道。

这种血凝胶纤维直径仅1毫米，以超柔性水凝胶为基体，弹性模量约100千帕——比肠道更柔软，比软骨更有韧性。这些特性使BBHF能像“软体线虫”一样，在比自身直径还小的狭窄空间中穿行，又不会划伤周围组织。

脑脊液中的精准导航

传统颅内药物递送多依赖血管系统，但血脑屏障的存在使这一路径困难重重。研究团队突破性地选择了脑脊液作为运输的“天然航道”，开辟了一条全新路径。

大脑皮层表面高度皱褶的解剖结构与颅骨间仅存毫米级狭窄间隙，加之组织表面粘弹性特征显著，构成了兼具复杂三维地形与生物力学特性的极端运动环境。这对微型机器人的运动模式、柔性适配性和组织安全性提出了严峻挑战。

研究团队开发的磁控策略完美解决了这一难题。“通过结合高精度的磁控系统及即时影像追踪技术，血液凝胶纤维机器人可以在脑脊液等复杂环境中高效且精准地导航至病灶。”徐天添表示。这项技术相当于为血液凝胶机器人装上了 ‘卫星导航系统’ ，实现真正的靶向给药。

临床应用的前景与挑战

这种创新性的磁控血液凝胶纤维机器人系统，融合了生物材料与智能微型机器人等多学科前沿技术。它充分体现了不同研究机构在生物材料、软体机器人及医学影像等领域的协同创新优势。

“该研究为微型机器人在医学领域实践自动化治疗提供了一个新范例。”徐天添表示。

未来，团队将聚焦于血液凝胶纤维机器人的结构优化、运动控制精度提升及治疗功能增强，拓展其在复杂脑环境中的适应能力。同时，积极推动这项技术的临床转化，让更多颅内肿瘤患者受益。

随着科研团队对机器人结构和控制精度的持续优化，这种融合了生物技术与工程创新的疗法，有望为深部脑肿瘤患者带来新的曙光。