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2017-12-01透過磁力協助 藻製機器人將於人體內自在潛游
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【本刊訊】近10年來，各地工程師希望有朝一日能打造如1996年科幻電影《神奇旅程》（Fantastic Voyage）般，既能在身體裡傳送藥物、也可以動動小手術的「醫用機器人」。時至今日，科學家已利用一種可作為食物供給的微植物（microscopic plant）── 螺旋藻（spirulina）穿梭人體並針對其磁場訊號作回應。如此的雜生（biohybrid）機器人可望能將藥物攜至體內特定區域、降低副作用，更有甚者其磁性塗層亦能殺死癌細胞。
螺旋藻在顯微鏡下看起來像個迷你彈簧，研究員經嘗試後成功以棒狀、管狀、球型或籠子等形式製作機器人，且成品都較細胞來的小。然能源供應極具挑戰，且大部分可行的燃料都對人體有毒，且驅動微型機器人的過程中需在蛋白質與其他分子間竄動，除了要控制其動作外，還得知道如這些分子的所在之處。
香港中文大學（Chinese University of Hong Kong）材料科學家張蘇立（So Li Zhang）因此轉而研究磁性與生物體間的關係。體外產生的磁場可在組織內運行且不造成傷害，並能使體內的磁化物作移動。為求移動性最大化，螺旋體將以扭轉的方式前進，馬克斯普朗克智慧系統研究所（the Max Planck Institute for Intelligent System）物理化學家費雪（Peer Fischer）曾表示這種自然界產生的結構之方便令人感到驚奇。此外，在數年之後，張與他的團隊開始以藻類本身合成微型機器人，亦研究如何偵測它們。這些藻類會製造閃閃的螢光，利用這股螢光可以追蹤機器人於人體表面運行的進程，輔以醫學影像科技中常見的核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR），在成像發生前偵測病人體內被置放的磁性顆粒，以看照其它進入深層的部分。
研究團隊近日於《機器人科學》（Science Robots）發表「一步磁化藻類」的方法，他們將數百萬的螺旋藻浸潤在氧化鐵奈米粒子中，浸潤越久越容易控制、然短時間的浸泡使螢光偵測更為容易；若機器人所在之處過於深層，其塗層亦能為核磁共振偵測，團隊甚至在過程中利用磁場作用，讓這些微型機器人「大舉入侵」實驗鼠的胃裡。
加州大學奈米工程師王（Joseph Wang）表示，這種可以偵測機器人位置的方法使研究前進了一大步，並在研發多種不同的醫用機器人後發現，藻類機器人具有良好的生物相容性，且造價相當便宜。體內的機器人會在數小時至數日間分解，其分解的快慢視外塗層厚度而定，且不傷及大部分的細胞，除癌細胞外。
經研究發現，90％培養皿中的癌細胞在碰到螺旋藻的48小時內便會死亡，其塗層對癌細胞而言具有毒性，也是此次研究的意外發現。然關於醫用機器人仍有很長的路要走，接下來必須探討如何將藥物裝載或附著於機器人之上，且較食用藥物更有效地發送至身體各處。王表示此法目前未能於醫學領域作使用，相信10幾年後、大家都能親眼見證微型機器人的「神奇旅程」。
新聞來源：Elizabeth Pennisi, This robot made of algae can swim through your body—thanks to magnets, Science, 2017.