新华社│中国研究人员设计出干细胞运输微型机器人

1961年2月1日，生物物理学家James Till和血液学家Ernest McCulloch偶然发现了一种能自我更新多向分化的细胞，并发表在《辐射研究》期刊上，由此为干细胞科学奠定了基础。

此后的近六十年间，干细胞由于其卓越的分化再生能力，一直是科学家研究的焦点。不过，无论是在实验室还是在临床上，科学家更关注的是干细胞如何在各种不同的疾病模型中发挥作用。

但还是有一小部分研究人员正在务实地研究干细胞治疗的另一个方向——干细胞的运输，目的是解决：如何将干细胞运送到正常生理情况下难以到达的人体组织。

目前***常见的干细胞运输方式是通过输注，但这会造成物理损伤。在面对大脑深部结构、微细血管或内耳时，注射变得非常困难。

细胞培养皿上能够携带干细胞（绿色荧光）到达全身的微型机器人

图片来源：香港城市大学/科学·机器人学杂志

香港城市大学孙东教授带领的研究团队使用３Ｄ激光打印技术，制备出一种具有球形孔状结构的干细胞运输微型机器人，其尺寸仅相当于人类头发丝直径，该项研究成果发表在《科学·机器人学》期刊上。

孙教授设计的这些机器人就像长满毛刺的刺果（会粘在衣服上的带刺球形种子）。他和他的同事利用3D激光光刻技术制造了这些机器人，并在它们表面溅射了一层金属镍和钛，这两个元素分别可以赋予它们磁驱动力和生物相容性。

迷你磁控机器人Vs刺果

球形结构有着更好的驱动力，对组织伤害更小，还能促进组织融合。

孔洞结构则有助于组织血管化，形成微循环网络。

表面突起是细胞附着的支点，能提高运载量。

这些多孔的、毛刺状的机器人把干细胞夹在它们的尖刺之间。利用磁场，研究人员可以引导这些机器人到达人体具体的部位。然后它们会释放干细胞，干细胞随即分化增殖并在受损组织的再生过程中发挥重要作用。

微型机器人在运送间充质干细胞

孙教授的团队在斑马鱼和老鼠上演示了他们的微型磁控机器人。

首先，他们将这些机器人注射到斑马鱼的胚胎卵黄中，以测试机器人的移动能力。研究人员在斑马鱼的心脏继续搏动的同时，把磁控机器人引导到卵黄中的指定位置。

斑马鱼的卵黄是透明的，非常有利于观察；而且卵黄也足够粘稠，对于磁控机器人来说不至于过于简单。这是研究人员选择斑马鱼的原因。

延时图像显示，携带间充质干细胞的微型机器人在斑马鱼胚胎卵黄中移动

***终机器人在引导下顺利的从A点移动到B点，再移动到C点。斑马鱼胚胎也没有死亡，说明这种机器人是安全的。

机器人的活动能力得到了验证，研究人员还需要测试机器人的装载能力：是否能携带和释放细胞。他们将一种HeLa细胞（源自一位美国妇女子宫颈癌细胞的永生细胞系）装载到机器人上，并大量注入老鼠体内。结果表明，这些机器人可以释放细胞，而且HeLa细胞也可以在体内增殖。

研究人员把装载着HeLa细胞（荧光标记）的机器人注射到小鼠的左背部。同时，把空载的机器人注射到小鼠右背部，***所有机器人都停留在癌细胞的边缘。

大小不同的微型机器人具有不同的细胞承载能力

孙教授说，未来科学家可以将携带有干细胞的微型机器人通过血管送到人体内，在磁场帮助下将机器人带到指定位置，再让干细胞释放进入组织发挥作用。

携带干细胞的机器人加入了日益壮大的医学微型机器人行列，这些机器人承担着在人体中执行多种治疗任务的角色，比如传递药物和对抗感染等。

中国科学家***的这项发明将进一步促进精准医学、再生医学和微创手术技术的发展，而干细胞治疗也将掀开全新的篇章。

来源：成体干细胞***地方实验室