納米尺寸的Bot可探測人體細胞內部

多倫多大學的研究人員開發(fā)出一種納米級機器人，可直接探測人體細胞內部，以進一步研究癌癥和其他疾病的研究和治療方法。科學家已經開發(fā)出納米級技術，用于探索和治療人體內的病癥?，F(xiàn)在，研究人員將這一技術發(fā)展到了一個新的水平，技術的發(fā)展可以將納米級機器人置于實際的人體細胞內，從而更有針對性地診斷和治療癌癥和其他疾病。多倫多大學的一個工程師團隊開發(fā)了一套磁性“鑷子”，可以將納米機器人以三維方式放置在人體細胞內，并且具有前所未有的精確度，主要負責該研究的博士候選人西安王說。Atlantic Design&Manufacturing是東海岸領先的設計工程師貿易展，提供最新的3D打印，自動化和CAD / CAM軟件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他數百種軟件。該大學的研究人員已經建立了機器人，可以在監(jiān)督王的工作的Yu Sun教授的指導下操縱個體細胞約20年。這些創(chuàng)造物具有操縱和測量單細胞的能力，這在諸如體外受精和個性化醫(yī)療的程序中是有用的。Wang告訴Design News，利用最新技術，研究人員現(xiàn)在可以在細胞內部工作，而不僅僅是移動細胞并與它們一起工作

“在亞微米直徑磁珠上實現(xiàn)亞微米分辨率位置控制和皮牛頓力控制的能力是新的，使得該系統(tǒng)能夠進行細胞內測量和操作，”他說。

Wang解釋說，該團隊開發(fā)的具體技術是由一組磁性鑷子組成，包括6個帶尖銳磁極的磁性線圈。他說，當電流施加到每個線圈時，它會產生磁梯度場。

“一個直徑亞微米的磁珠通過內吞作用被內化到細胞內，”王說。“通過控制磁鑷子裝置的六個電流輸入來控制磁珠上的磁珠位置和磁力。”

一旦納米機器人進入細胞內，王使用共聚焦顯微鏡成像的實時反饋控制其位置。他還使用計算機控制的算法來改變通過每個線圈的電流，在三維空間中塑造磁場并將機器人引入電池內的任何所需位置。

直接測量細胞內部

這很重要，因為現(xiàn)在研究人員可以測量細胞器和細胞內結構的特性，它們在調節(jié)細胞功能中發(fā)揮重要作用，并且與疾病有關，Wang告訴我們。

“直接測量和操縱單個細胞內的細胞內結構將有助于更好地了解亞細胞和細胞器水平活動，診斷疾病，并開發(fā)新的治療方法，”他說。

Wang使用細胞核的例子，細胞核是在細胞內發(fā)現(xiàn)的具有特定功能的最大的細胞器或細胞結構。在他的例子中，他描述了細胞核如何在癌細胞中顯示出改變的機械特性。

“直接詢問單個細胞內細胞核的機械特性將有助于理解患病細胞和健康細胞之間的差異，”他解釋說。

Wang說，以前，研究細胞核需要從細胞中提取細胞核。使用他們的發(fā)明，Wang和Sun測量完整細胞中的細胞核，而不需要破壞細胞膜或細胞骨架，證明細胞核在所有方向上都不是同樣僵硬。Wang告訴我們，這對于未來的癌癥研究具有重要意義。

“我們的數據顯示細胞核在重復機械加載后會變硬，”他解釋道。“結果還表明，早期膀胱癌細胞表現(xiàn)出比晚期膀胱癌細胞更強的硬化作用。在癌癥轉移過程中，細胞需要在體內擠壓很小的空間，并受到反復的機械力加載。“

研究人員在他們的研究結果中表明，早期癌細胞的細胞核經受力后會變硬，這可能會阻止它們進一步移動和轉移，Wang說。然而，晚期癌細胞在用力刺激后不會變硬，這使得它們更容易繼續(xù)侵入路徑，他說。研究人員在“科學機器人”雜志上發(fā)表了一篇關于他們工作的論文。

Wang說，盡管該團隊在將這項技術應用于人類患者之前還有很長的路要走，但他們計劃繼續(xù)進行研究以探索其在癌癥診斷中的應用，動物實驗即將推出。

“在這項工作中獲得了高精度的位置和力控制的能力正被利用的亞微米磁珠群，并通過磁力應用觸發(fā)細胞凋亡開發(fā)新的腫瘤手術方法追求診斷