王瑩

1966年有一部美國科幻電影《神奇旅程》，描述了科學家駕駛小潛水器在人體內(nèi)的奇妙旅程，這部電影通過視覺幻想把微型機器人引入大眾視角。

而今，科學家正在把宏觀的機器人技術應用到微觀，研究肉眼看不見的微納米機器人切割DNA、給細胞做手術、進入人體血管探測，甚至對抗癌細胞……記者走進中科院沈陽自動化所微納米研究實驗室，帶你來一次微觀世界的奇異旅行。

“呼呼……”這是風淋間的除塵聲。要進入保持高度潔凈的微納米實驗室，需要換上潔凈的工作服，穿上鞋套，然后進入全封閉的風淋間，歷時20秒鐘對衣物進行除塵。

進入不大的實驗室，立刻被各種“怪東西”包圍：放在罩子里的顯微鏡、由大量鐵片和電線構(gòu)成的半人高大機器、瓶瓶罐罐里顏色各異的液體，靠墻還有一排小抽屜，仿佛中藥房藥柜的縮小版……

一納米是一米的十億分之一，約相當于人類頭發(fā)直徑的五萬分之一。副研究員于海波介紹，實驗室研究的方向之一，是能夠在微納米尺度上進行操作和作業(yè)的機器人，稱為微納米操作機器人。這類機器人本體并不小，甚至可能比較大，但它們的操作范圍可以從細胞到分子，甚至對原子進行操作。

“納米操作機器人可以對單根DNA進行切割和操作?！辈┦垦芯可鷱堦J向記者演示一臺納米操作機器人的功能，“DNA非常小、軟，而這套納米操作機器人系統(tǒng)有‘力反饋機制，可以將前端的針尖與DNA之間的作用力放大之后傳回操作柄，由此可以精確控制針尖進行操作?！?/p>

科研人員表示，現(xiàn)在醫(yī)學界對納米操作機器人切割DNA非常感興趣，將來有望實現(xiàn)對特定DNA段進行擴增、研究特定段中的雙螺旋相關、對DNA進行修復等。

癌癥患者吃同樣的藥會有一樣的療效么？“我們使用納米操作機器人分析病理細胞發(fā)現(xiàn)，同一藥物對不同病人的療效不同，是因為細胞特性不同，瘤細胞表面抗體密度也不同?！睂嶒瀻焺⒈笳f。

“這項研究尚處于數(shù)據(jù)分析和積累階段，目前我們已經(jīng)把有價值的信息傳給了醫(yī)院?？梢灶A想，將來病人在治療癌癥之前，先取病人的一滴血進行分析，就能制定更精準的治療方案，為病人節(jié)省大量的時間和金錢?！?/p>

微納米操作機器人還可以對細胞進行無損運輸、切除病變細胞，對細胞進行電流檢測和表面蛋白分布檢測等，可廣泛應用于生物工程與醫(yī)學實驗研究、微納米科研教學等領域。

在微觀世界中進行探索和操作還需要一類“小”機器人?？茖W家們希望，它們將來能夠進入人體血管探測、去除癌變細胞、進行定點給藥，為抗癌發(fā)揮作用。

在顯微鏡下，一個小黑點身手矯捷，順著科研人員操作的箭頭方向任意游動……這是實驗室研制的約600微米尺寸的磁控機器人，它可以在微型管道內(nèi)精確運動。

“屏幕上怎么出現(xiàn)條小魚？”記者疑惑地問。博士研究生王敬依介紹，這是光驅(qū)動仿“魚”機器人，仿照魚尾擺動進行運動，前端可以夾持微小物體，從而實現(xiàn)對微小物體運輸或定點釋放。

探索微納米機器人的驅(qū)動是這一領域科學家努力的方向。實驗室今年9月剛實現(xiàn)利用生物細菌作為機器人本體，完成微納作業(yè)任務的新技術。利用直徑10微米藻類細胞作為單體微型機器人，進行對微納米顆粒的操作。由于藻類細胞具備從溶液中直接高效率地將化學能轉(zhuǎn)換為機械能的特點，一定程度上解決了微小機器人的能源供給問題。

據(jù)介紹，微納米機器人還包括熱驅(qū)動機器人、化學反應氣泡推動機器人等，實驗室正試圖將肌細胞作為微型機器人的驅(qū)動單元，實現(xiàn)行為可控的肌細胞驅(qū)動微型機器人。“因為心肌細胞、骨骼肌細胞等可以高效率地將人體血液中的化學能直接轉(zhuǎn)化成機械能，且不容易發(fā)生免疫反應。”于海波介紹說。

于海波表示，微納米機器人是連接人類與微觀世界的橋梁，在無創(chuàng)手術、藥物輸運、微納制造等方面具有廣泛的應用前景。這一技術當前依然面臨著能源供給、驅(qū)動控制、作業(yè)靈活性等方面的關鍵挑戰(zhàn)，還需要不斷探索。

（本文轉(zhuǎn)自新華社—中國新聞網(wǎng)）endprint