微型机器人在生理环境中工作评估受损细胞

特拉维夫大学(TAU)的研究人员开发了一种混合微型机器人，可以导航生物样本中的不同细胞，区分不同类型的细胞，识别它们是健康的还是垂死的，然后运输所需的细胞进行进一步研究，例如遗传分析。微型机器人还可以将药物和/或基因转移到捕获的目标单细胞中。

微型机器人的大小相当于单个生物细胞(直径约10微米)，使用两种电和磁机制进行控制和导航。

研究人员认为，这一发展可能有助于促进“单细胞分析”这一重要领域的研究，并用于医学诊断、药物运输和筛查、手术和环境保护。

这项创新技术由特拉维夫大学机械工程学院和生物医学工程系的Gilad Yossifon教授开发。他的合作者包括博士后研究员吴悦博士和学生Sivan Yakov以及以色列理工学院的博士后研究员Afu Fu博士。该研究发表在Advanced Science上。

Yossifon教授解释说，微型机器人，有时被称为微电机或活性粒子，是生物细胞大小的微小合成粒子，可以从一个地方移动到另一个地方，并自主或通过操作员的外部控制执行各种动作(例如，收集合成或生物货物)。

根据Yossifon教授的说法，“开发微型机器人自主移动的能力受到生物微型游泳者的启发，例如细菌和精子细胞。这是一个发展迅速的创新研究领域，在医学和环境等地方具有广泛的用途，也是一种研究工具。

作为微型机器人能力的证明，研究人员用它来捕获单个血液和癌细胞以及单个细菌，并表明它能够区分具有不同活力水平的细胞，例如健康细胞，被药物损坏的细胞，或在自然“自杀”过程中死亡或死亡的细胞， 例如，在开发抗癌药物时，这种区别可能很重要。

在识别出所需的细胞后，微型机器人捕获了它并将细胞移动到可以进一步分析的地方。

另一个重要的创新是微型机器人识别未标记的靶细胞的能力。微型机器人使用基于细胞独特电特性的内置传感机制识别细胞类型及其状况(例如其健康程度)。

“我们的新发展在两个主要方面显着推进了该技术：混合动力推进和通过两种不同的机制(电动和磁力)进行导航，”Yossifon教授说。此外，微型机器人具有改进的识别和捕获单个细胞的能力，无需标记，即可进行本地测试或检索并运输到外部仪器。

“这项研究是在实验室中对生物样本进行的体外测定，但目的是开发未来的微型机器人，这些机器人也可以在体内工作，例如，作为可以精确引导到目标的有效药物载体。

研究人员解释说，微型机器人的混合推进机制在生理环境中尤为重要，例如在液体活检中发现的。

“到目前为止一直运行的基于电动的微型机器人在某些具有相对高导电性的环境中无效，例如生理环境，其中电力驱动效率较低，”Yossifon教授说。“这就是互补磁机制发挥作用的地方，无论环境的电导率如何，它都非常有效。

“微型机器人的能力与各种应用以及研究有关，”Yossifon教授总结道。

“除其他事项外，该技术将支持单细胞水平的医学诊断，将药物或基因引入细胞，基因编辑，将药物引导到体内的目的地，清除环境中的污染颗粒，药物开发，并创建一个'颗粒上的实验室'，一个微观实验室，旨在在只有微粒才能到达的地方进行诊断。