血栓由不溶性纖維蛋白、沉積的血小板、積聚的白細(xì)胞和陷入的紅細(xì)胞組成。它可以在人體的多個(gè)部位形成，能引起急性心肌梗死、腦梗死、肺栓塞等嚴(yán)重后果。目前常用的藥物溶栓和手術(shù)治療大多存在一定的缺陷和風(fēng)險(xiǎn)；而我國科學(xué)家最新研制的“集磁性納米機(jī)器人”，則屬于一種顛覆性的治療血栓的新方法。

為什么研制集磁性納米機(jī)器人？

“集磁性納米機(jī)器人”這個(gè)名字，我們可以顧名思義將它分為“集磁性”加上“納米機(jī)器人”來理解。所謂“集磁性”就是指利用磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)；“納米機(jī)器人”目前一般分為體積為納米級(jí)的機(jī)器人和用于納米級(jí)操作的裝置兩大類。

納米是一種極小的長度單位，把1米分成10億份，它就是其中的一份。目前，人類的技術(shù)還無法生產(chǎn)出真正意義上體積為納米級(jí)且可控制的納米機(jī)器人。因此，“集磁性納米機(jī)器人”其實(shí)就是指利用磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，納米級(jí)操作的裝置。

我們?nèi)绻恍⌒膭澠屏似つw，最好的辦法就是將消炎藥、抗菌藥等第一時(shí)間涂抹于傷口處。這也和我們古人所說的“藥到病除”高度吻合；但是，諸如腫瘤、血栓等可能出現(xiàn)在身體的任何部位，比如說腦部腫瘤、肺部栓塞等，如何把藥物迅速送達(dá)病灶部位成為讓醫(yī)生頭痛的難題。

當(dāng)然，醫(yī)學(xué)家也研制出了一些被賦予了靶向能力的藥物或制劑。這類靶向藥能使藥物或其載體瞄準(zhǔn)特定的病變部位，并在目標(biāo)部位蓄積或釋放有效成分。另一方面，科學(xué)家還研制出了以催化推進(jìn)和光驅(qū)動(dòng)，可負(fù)載藥物的集群性微納米機(jī)器人。

然而，不論是靶向藥還是集群性微納米機(jī)器人，在使用中都存在一些缺陷。以膠質(zhì)母細(xì)胞瘤治療為例，有研究認(rèn)為大約只有0.7%的藥物能有效到達(dá)目標(biāo)位置；而集群性微納米機(jī)器人在溶栓過程中，遇到離子濃度較高的血液環(huán)境，又可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的團(tuán)聚和隨機(jī)生物黏附。

基于醫(yī)生和患者遇到的這些難題，科學(xué)家便馬不停蹄地想方設(shè)法來解決。

集磁性納米機(jī)器人是什么？

我國武漢理工大學(xué)的科學(xué)家們構(gòu)想出了一種利用超順磁性納米顆粒嫁接類肝素-PSS刷來研制集群磁性納米機(jī)器人的思路。那么，什么是超順磁性納米顆粒，什么又是類肝素分子刷呢？

超順磁性納米顆粒是指具有磁響應(yīng)性的納米級(jí)粒子，它的直徑一般小于30納米。這種材料在外部磁場(chǎng)的作用下會(huì)表現(xiàn)出比一般順磁性材料更強(qiáng)的磁響應(yīng)，但在外部磁場(chǎng)消失之后，它的磁化強(qiáng)度又會(huì)迅速歸零，也就是沒有一點(diǎn)磁性了。

類肝素是一種類似肝素的物質(zhì)。分子刷是指很高密度和一定長度的特殊高分子結(jié)構(gòu)，看起來像刷子。類肝素分子刷就是指類肝素上像刷子一樣的高分子結(jié)構(gòu)。

超順磁性納米顆粒和類肝素分子刷嫁接在一起，我們可以將它想象成在一顆鐵珠子上長滿了制作刷子的毛。

那么，科學(xué)家為什么又要研制這樣一種外表怪異的集磁性納米機(jī)器人呢？

原來，表面類肝素分子刷這樣的形態(tài)可以獲得更為密集的表面電荷。電荷的靜電排斥作用可以為下一步搭載藥物提供更為豐富的結(jié)合點(diǎn)位。換句話說，就好比公交車經(jīng)過一系列的優(yōu)化、組合后能夠提供更多的座位一樣。同樣的原理，科學(xué)家利用電荷的靜電相互吸引作用將所需的藥物搭載到集磁性納米機(jī)器人表面的類肝素分子層中間。電荷就好像是汽車座椅上的安全帶，通過它們的排斥和吸引作用將藥物牢牢地“綁”在類肝素分子刷中間。

集磁性納米機(jī)器人如何工作？

當(dāng)患者需要進(jìn)行溶栓等治療時(shí)，醫(yī)生會(huì)將搭載有溶栓藥物的集磁性納米機(jī)器人通過靜脈注射進(jìn)入患者血栓部位遠(yuǎn)端的血管。隨后在血栓部位的上游放置永磁體，讓集磁性納米機(jī)器人通過血液輸送及磁富集全部來到血栓位置的前面。

在這個(gè)過程中，集磁性納米機(jī)器人可以在外部磁場(chǎng)的作用下組成一種棒狀或條狀的結(jié)構(gòu)。這類形狀可以讓它們獲得更大的驅(qū)動(dòng)力，并且更加容易被引導(dǎo)到患病的位置。這其實(shí)也就是集磁性納米機(jī)器人中“集”字的由來，我們可以理解為集群。

在有血栓的部位，血液流動(dòng)的速度自然就會(huì)大大減慢，甚至完全不流動(dòng)。集磁性納米機(jī)器人也就會(huì)在此處大量富集，此時(shí)醫(yī)生便將永磁體移走，然后施加替代磁場(chǎng)。在沒有電荷的作用下，一部分搭載于集磁性納米機(jī)器人表面的類肝素分子刷中間的藥物就會(huì)自行脫離，而在替代磁場(chǎng)的作用下，集磁性納米機(jī)器人還會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且逐漸釋放另外一部分藥物。

在旋轉(zhuǎn)的集磁性納米機(jī)器人產(chǎn)生的機(jī)械性破壞及藥物協(xié)同的雙重作用下，血栓便會(huì)在較短的時(shí)間里被疏通。其中的原理，大致和我們家里下水道堵塞之后，工人師傅在使用電動(dòng)管道疏通器時(shí)，如果同時(shí)加入一些管道疏通劑，就能達(dá)到事半功倍的效果差不多。

那么，完成任務(wù)之后的集磁性納米機(jī)器人又會(huì)去哪里呢？

在沒有磁場(chǎng)的作用下，集磁性納米機(jī)器人就會(huì)分解為單個(gè)的超順磁性納米顆粒。它們的直徑不會(huì)大于100納米，通常都在50納米左右，而據(jù)現(xiàn)有的資料顯示，人體腎臟完全能夠排出140納米的顆粒。所以，完成使命的超順磁性納米顆粒都可以通過人體的新陳代謝排出體外。

科學(xué)家在小鼠身上的實(shí)驗(yàn)顯示：超順磁性納米顆粒在它們體內(nèi)主要聚集在肝臟和脾臟中。同時(shí)，這些顆粒后來全部被免疫細(xì)胞所吞噬。這也就意味著，在小鼠體內(nèi)的超順磁性納米顆粒最終會(huì)被排出體外。所以，從小鼠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，使用集磁性納米機(jī)器人的安全性并無問題。

集磁性納米機(jī)器人目前雖然還沒有應(yīng)用到臨床治療中，但它的研制成功給人類后續(xù)對(duì)血栓、腫瘤、感染等需要用到靶向治療的疾病提供了一種全新的治療思路和方法。隨著技術(shù)的逐漸成熟，相信很快就會(huì)為更多的患者帶來福音。