气泡推进式微型机器人在活体小鼠体内快速移动

去年，在阳光明媚的圣地亚哥的一个实验室里，研究人员给十二只老鼠喂食了一小滴非常特殊的液体。肉眼看不见的液滴里有数千个管状微型马达。马达进入老鼠的胃部，嵌入胃壁，释放出微小的有效载荷：纳米大小的金片。这项研究代表着微型机器人在人类医学领域的应用迈出了重要一步，它们有朝一日可以高效地将药物运送到特定器官甚至特定细胞中。

这类研究听起来可能很奇怪，但实际上已经进行了大约十年。全球许多研究团队都在致力于制造发动机，其中许多发动机的宽度只有人类头发的几分之一，能够在血液、体液和其他有趣的液体中移动。这些物体都是原型，朝着一个更雄心勃勃的想法迈进：未来，工程师可以制造出一队微型可编程发动机，来执行诸如杀死单个癌细胞或清除漏油分子等任务。

这项研究仍处于早期阶段。其他研究团队仅在实验室混合的溶液中或在培养皿中培养的细胞中测试了他们的马达。加州大学圣地亚哥分校的研究是首次在动物身上尝试这种马达。

注射滴剂六小时后，加州大学圣地亚哥分校的小鼠胃壁似乎没有受到任何损伤，这表明动物吞食微型马达是安全的。此外，加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现，当小鼠吞下马达时，留在胃壁上的金箔比它们单独吞下金纳米颗粒时更多。这表明，与药物分子相比，移动马达可能是让药物粘附在身体组织上的一种更好的方式，因为药物分子在体内流动得更被动。

那么微型马达是如何工作的呢？它们并不完全像普通的汽车或割草机。它们的尺寸和工作环境都不利于内燃。相反，许多马达依靠表面的化学性质来推动它们前进。以 UCSD 马达为例，与消化系统中的酸性物质接触，它们就会移动。马达由锌制成，锌与胃酸发生反应，产生推进性的氢气泡。研究人员录制的马达视频显示，它们飞速移动，身后拖着一串气泡。它们以每秒 60 微米的速度移动，或每七分钟移动一英寸。

UCSD 马达最终会溶解在胃酸中，因此医生不必担心在它们完成工作后将其从体内移除。它们溶解时产生的化学物质（主要是塑料以及锌，一种必需的矿物质）对人体应该是安全的，尽管在它们用于药物之前，它们的安全性还需要经过更多测试。

该团队由加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师 Joseph Wang 领导，于 12 月在《ACS Nano》杂志上发表了他们的研究成果。