科学家发明可修复脑动脉瘤的纳米机器人

一项针对兔子的研究表明，比血细胞小得多的微型机器人可以将血栓形成药物运送到最需要的地方。该技术尚未在人体上进行测试。

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一项新的动物研究表明，比大多数细菌还小的机器人可以将药物直接输送到脑动脉瘤部位，从而预防毁灭性的中风。

迄今为止，这项新技术仅在兔子身上进行了测试。但随着进一步的研究，它可能成为目前用于稳定人类患者动脉瘤的支架和线圈的替代品。

这些植入物可以阻止动脉瘤引起的出血，动脉瘤中的动脉壁会变弱并膨胀。但治疗也可能存在问题，例如再次出血的风险或手术仅部分修复动脉瘤的风险。爱丁堡大学仿生工程研究助理、一篇描述纳米机器人的新论文的合著者Qi Zhou说，还可能需要无限期地服用血液稀释剂以避免血栓。

“我们的远程控制磁性纳米机器人提供了一种更精确、更安全的方法来快速封闭脑动脉瘤，而无需使用植入物，”周告诉《生活科学》。 “它们还可以减轻外科医生将又长又细的微导管穿过复杂血管网络的艰巨任务。”

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动脉瘤可以在体内的任何动脉中形成。当它们在大脑中形成时，它们可能会破裂并导致中风。为了针对这些危险事件设计新的解决方案，Zhou 和他的同事开发了直径仅为 295 纳米的纳米机器人。相比之下，典型的病毒宽度约为100纳米，大多数细菌宽度在1,000纳米范围内。

每个机器人都包含一个磁芯、一种治疗动脉瘤的称为凝血酶的凝血剂，以及轻微加热时会熔化以释放药物的涂层。

“利用磁场，纳米机器人可以被引导至动脉瘤，”周说。 “然后使用集中热量来熔化涂层，释放药物并阻止动脉瘤的血液循环。”这种热量是通过交变磁场传递的，交变磁场本质上是通过扰乱暴露在磁场中的粒子的排列来产生摩擦。温度保持在 122 华氏度（50 摄氏度）以下，因此不会损坏身体组织。

这个想法是，心血管外科医生可以使用微导管将这些纳米机器人释放到动脉瘤上游的血流中。这将防止医生不得不太深入地侵入大脑的细血管。

在周四（9 月 5 日）《Small》杂志上发表的这项新研究中，研究人员首先在实验室培养皿中的人体细胞中测试了纳米机器人的生物相容性。生物相容性材料可以被引入活组织中，而不会造成伤害或不需要的副作用。他们还进行了初步的动物研究，治疗了三只兔子的颈动脉中人工诱发的动脉瘤，颈动脉为大脑和头部提供营养。

“我们发现纳米机器人可以在临床介入环境中成功引导至动脉瘤，并快速形成稳定的凝块以将其完全堵塞，”周说。

在两周的随访期间，三只兔子保持健康，稳定的血栓堵塞了它们的动脉瘤。这些凝块不会阻塞大脑的血液供应，而是会封闭血管的薄弱点，使其不会破裂。

周说，展望未来，这项技术需要在更好地模仿人体的大型动物身上进行测试。他补充说，研究人员还需要在长期研究中测试纳米机器人的安全性和有效性，以了解动物的长期表现。在兔子测试中，动脉瘤位于较浅的深度，因此团队还需要改进磁控制系统，以更好地引导机器人到达大脑深处的动脉瘤。

“还有更多的工作要做，但我们相信这项技术有潜力彻底改变我们治疗脑动脉瘤的方式，”他说。