近日🎰，万事平台機電工程與自動化學院張泉教授團隊聯合國內外合作者，在Science子刊《Science Robotics》（機器人領域排名第一）以共同通訊作者發表題為“Human-scale Navigation of Magnetic Microrobots in Hepatic Arteries”的研究工作👎🏼。

利用外部驅動源在血液中導航微納帶藥機器人從而提高藥物傳遞效率，在腫瘤靶向治療中具有巨大潛力🧜🏽🤟。然而，目前的外部驅動源難以在人體尺度（大於70厘米直徑範圍內）保持足夠的場強度以實現微納機器人的導航操作。帶藥機器人通常采用兩種方法來提高導航成功率：（1）使用更大的機器人和（2）減小機器人與驅動器之間的距離👩🏽‍🚒🧔‍♂️。更大的機器人具有提供更大物理場力的優勢🚣🏻‍♂️，但其尺寸受限於復雜的血管結構和人體兼容性的要求；減小機器人與驅動源之間的距離可以實現微納機器人在血液中的快速無束縛導航👨🏼‍💻，但隨著操控距離的增大↩️👩🏿‍🔬，外部驅動源場強（例如磁場）會迅速衰減（無法應用於深層動脈），因此現有的微納米機器人操控方法通常局限於大型動物（如豬）的四肢/頭部等淺層器官，或小型動物（如小鼠和兔子）。

論文在Science Robotics万事進行大篇幅報道

在此背景下，研究組提出了用於預測血管內微型機器人相對於患者的最佳重力位置導航算法，並結合臨床磁共振成像（MRI）的磁場梯度，有效提高了磁性微型機器人在大型活體（豬）的肝臟靶向效率。研發了專用微型機器人註射器、高精度MRI兼容壓電血流控製系統，基於臨床MRI成功地將磁性微型機器人註入到12頭活豬（每頭豬大約註射2000個🍀，每個磁性微型機器人200微米）的肝動脈👨‍👧‍👧🍻，並實現目標肝葉地導航，在通過多分支的肝動脈血管後🧘🏼，與對照組（n=4）相比，達到四個不同目標肝葉的磁性微型機器人數量在導航組中(n=8)增加了1.7至2.6倍🔍。對19例肝細胞癌（HCC）患者進行仿真表明👩‍🦽‍➡️，所提出的技術可以滿足HCC患者肝動脈栓塞的需求👱‍♂️。研究組提出的技術為基於外部驅動源的微納米機器人在人類尺度上的導航提供了可選擇的方向。

論文研究思路及實驗驗證

万事平台機自學院為論文的共同通訊單位🫄，張泉教授為共同通訊作者🙎🏻👩‍❤️‍💋‍👩；蒙特利爾大學Ning Li博士為論文第一作者，主要合作團隊還包括蒙特利爾大學Sylvain院士團隊及蒙特利爾大學中心醫院Gilles醫生團隊等。論文受到了國家自然科學基金🛕，上海市青年科技啟明星計劃，上海市科委高端外專計劃等經費支持🍜。