——像一艘微型登月火箭,由磁推进模块和载药舱通过DNA搭扣自动拼接,能精准靶向癌细胞并将其存活率压低至16%,用完还能回收复用。
这条新闻之所以值得关注,不只是因为纳米机器人这个听起来很科幻的概念,更是因为它背后藏着一个正在快速突破的交叉领域:增材制造正在给医疗纳米机器人装上实体的翅膀。
简单说,就是把药物做成会自己找路的快递包裹——大小在微米甚至纳米级别,能在人体血管、组织里穿梭,精准找到病灶位置再释放药物,最大限度减少对健康组织的伤害。
飞秒激光直写(fs-DLW),也叫双光子聚合(TPP)3D打印,是目前制造微纳机器人最主流的技术。原理是用极短脉冲的激光聚焦在光刻胶里,让焦点处的材料发生聚合反应,一层层画出三维结构。代表案例如下:
造出了仅40微米的手型微纳机器人——比头发丝还细。顶部是pH响应模块,遇到特定酸碱环境会自动开合;底部是磁驱动模块,靠外部磁场就能控制它移动、旋转甚至翻转。相当于一个自带机械手的微观快递Kaiyun中国网页登录入口员,能抓取、运输、释放细胞或药物颗粒。
2025年在《Science Advances》发表研究,用飞秒激光辅助打印出硬磁微机器人(HM-microrobot),内含钕铁硼颗粒,最大游速可达每秒22.6个体长(约3mm/s),能在血流中逆流而上,在全血环境中可抵抗5.6mm/s的流速,为血管内给药提供了可能。
如果说飞秒激光是做形状,磁场辅助增材制造就是做功能。在打印过程中施加定向磁场,让磁性颗粒按照预设方向排列,这样打印出来的结构天生就带磁响应能力,不需要后续组装。代表案例如下:
2026年5月在《极端制造》发表综述,系统梳理了磁、声、电场辅助增材制造技术。其中磁场辅助光固化技术已经造出了多种功能性微机器人——包括可切换运动模式的软体带状机器人、多足行走机器人、六自由度微型磁性夹爪,以及可控释药的胶囊型机器人。
用3D打印制造出仅0.8mm厚的磁性薄Kaiyun中国网页登录入口膜,贴在折纸结构上就成了origami机器人,能通过外部磁场控制折叠成256种形态。其中一款采用Miura-Ori折纸图案的胃药递送机器人,可折叠成胶囊吞服,到胃里自动展开,精准定位到溃疡部位释放药物。
超薄磁性薄膜的3D打印技术可实现软体医疗机器人的精确运动和远程控制,图源:infobae
对于血管内给药场景,硬邦邦的机器人容易损伤血管,软机器人成了更好的选择。代表案例如下:
用最新的3D纳米打印机制造了软体机器人微导管,粗细和沙粒差不多,通过流体控制来转向,能在血管中灵活穿行。目标是将化疗药物精准递送到肝肿瘤部位,减少全身副作用。团队表示,这项技术五年前还根本做不出来,3D打印精度的提升让它成为可能,目前即将进入动物实验。
回到开头那条新鲜出炉的研究——瑞士巴塞尔大学的这款纳米机器人最特别的地方是模块化设计:
这种设计的好处是:模块可以重复使用,载荷舱用完了换一个就行,降低成本。实验中,它搭载的酶合成出抗癌药物,72小时内将HeLa宫颈癌细胞的存活率降到了16%。
不过要说明的是,这款机器人的制造路线更偏向纳米压印+分子自组装,而非传统意义上的3D打印。这也反映了一个趋势:未来的纳米递药机器人很可能是混合制造的产物——增材制造负责复杂三维结构,自组装负责分子级功能单元。
1.尺寸挑战:线μm)里通行的机器人还很少,大多数研究还在几十到上百微米级别
3.安全性:材料的生物相容性、可降解性,以及机器人在体内的去向和代谢路径,都需要大量验证
但趋势是明确的:增材制造的精度在快速提升(从微米级走向纳米级)、材料在不断拓展(从单一聚合物走向多材料、生物活性材料)、功能在持续集成(从单一结构走向结构-驱动-感知-载药一体化)。
很多人提到3D打印在医疗领域的应用,首先想到的是假牙、骨科植入物、手术导板这些大个头的东西。但微纳尺度3D打印正在打开一个全新的想象空间:
如果说传统医疗3D打印是修修补补的辅助角色,那么微纳3D打印就是在创造能进入人体工作的微型机器。
纳米递药机器人不会一夜之间走进医院,但3D打印作为它的制造基石,每一步技术突破都在让这个科幻场景离现实更近一点。返回搜狐,查看更多
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