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改善人类健康的那些“机器人”!

来源:本站原创 2019-04-26 17:09

本文中,小编整理了多篇研究成果,让我们一起来看看能够改善人类健康的多种特殊“机器人”。与大家一起学习!

【1】Nat Commun:新型机器人检测技术能够帮助实时诊断生育风险

doi:10.1038/s41467-019-08799-6

最近,研究人员开发了新的机器人传感器技术,能够实时诊断女性的生殖健康问题。该技术由伦敦帝国理工学院和香港大学的研究人员开发,可用于比现有方法更快,更便宜地测量影响生育,性发育和月经的激素。这项研究发表于Nature Communications,发表于伦敦帝国理工学院化学系和香港大学生物医学科学学院。它在帝国大学医疗保健NHS信托的一部分Hammersmith医院的患者中进行了测试。

英格兰三分之一的女性患有严重的生殖健康问题,如不孕和早期绝经。医生通常通过进行血液测试来测量样本中的黄体生成素(LH)的量来诊断这些病症。目前的血液检查不能轻易测量LH水平的升高和降低,这对正常生育至关重要 - 所谓的LH脉搏模式与生殖障碍有关。目前在临床环境中测量LH脉冲模式是不可行的,因为医生需要每10分钟从患者身上采集一次血样至少8小时。此外,对这些样品的分析是耗时且昂贵的。

【2】Nat Commun:科学家开发出能够控制药物运输的新型“大分子机器”

doi:10.1038/s41467-018-02902-z

近日,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自香港浸会大学(Hong Kong Baptist University)的科学家们通过研究设计并合成了一种球形大分子运输工具用于癌症药物的运输,其或许能够增强药物的有效性,这项研究突破将帮助研究人员深入理解靶向性的治疗药物,比如白血病疗法中所使用的药物苯丁酸氮芥。

研究者所报道的一系列新型超支化大分子在其分支单元中最多携带有15个机械键,这些机械键是一种新型的非共价键,类似于我们所熟悉的链和钩子,这些大分子能够通过集体和可控分子来回穿梭来引起分子出现整体运动,从而就能封装药物分子,并通过酸性刺激释放其能力。

【3】Ange Chem:新型纳米机器有望帮助治疗癌症

doi:10.1002/ange.201900829

最近,来自ITMO的科学家与国际同事合作,提出了新的靶向DNA的纳米机器,可用于癌症的基因治疗。相关结果发表在《Angewandte Chemie》杂志上。基因治疗被认为是治疗肿瘤疾病的有效方法之一,但目前的方法并不够完美。通常来说,基因疗法相关药物不能特异性地从健康细胞中辨别恶性细胞,并且难以与折叠的RNA靶标相互作用。

为了解决这个问题,由Dmitry Kolpashchikov教授领导的ITMO大学的科学家们利用脱氧核酶可以与靶RNA相互作用的特性开发出了特殊的纳米机器。根据这个想法,这些纳米机器必须能够高度选择性地识别癌基因转录产生的RNA分子并使其降解,最终导致恶性细胞的凋亡。

【4】Lab on Chip:新型黏性机器人能够快速检测疾病

doi:10.1039/c8lc01200h

人体组织会经历各种机械刺激,这些机械刺激可以影响它们执行其生理功能的能力,例如保护器官免受伤害。研究表明,在体内和体外对活组织进行相关刺激有助于病症的研究。在EPFL,Selman Sakar的研究团队开发了能够机械刺激细胞和微组织的工具。这些工具由细胞大小的人造肌肉提供动力,可以在微观尺度上在生理条件下执行复杂的操作任务。

这些工具包括微致动器和由激光束无线激活的软机器人装置。它们还可以结合微流体芯片,这意味着它们可以用于执行组合测试,其涉及对各种生物样品的高通量化学和机械刺激。该研究已发表在芯片实验室。他们的系统包括组装各种水凝胶组件,类似于乐高积木。首先形成柔性骨架,然后在骨架和微致动器之间形成类似肌腱的聚合物连接。通过以不同方式组合砖块和执行器,科学家们可以创建一系列复杂的微机械。

【5】Science子刊:利用磁性微型机器人在活动物体内靶向运送细胞

doi:10.1126/scirobotics.aat8829

在一项新的研究中,来自中国香港城市大学的研究人员利用磁铁驱动的微型机器人(microrobot)将细胞运送到活的斑马鱼和小鼠体内的预定位点。他们提出使用这些具有头发宽度的微型机器人作为再生医学和细胞疗法的运送载体

这些研究人员使用计算机模型计算出这些微型机器人的理想尺寸:尖刺的多孔的球形的微型机器人被认为是运送活细胞的最佳选择。他们使用3-D激光打印机打印这些微型机器人,随后给它们包被镍和钛,从而使得它们分别具有磁性和生物相容性。施加到斑马鱼和小鼠上的外部磁场随后就可引导这些微型机器人移动。

【6】Nat Biotechnol:我国科学家利用DNA纳米机器人在体内高效靶向癌症

doi:10.1038/nbt.4071

在一项新的研究中,来自中国科学院国家纳米科学中心的研究人员发现他们开发出的DNA纳米机器人能够在血液中运行,发现肿瘤,并且递送一种导致血液凝结的蛋白,从而导致小鼠中的癌细胞死亡。

文章中,研究者首次构建出一种自组装的长方形DNA折纸片(DNA-origami sheet),并将导致血液凝固的凝血酶连接到这种DNA折纸片上。随后,他们将DNA紧固件(DNA fastener)连接到这种长方形DNA折纸片的长边上,从而形成一种内表面上携带着凝血酶的管状纳米机器人。当这些作者们设计的DNA紧固件结合到核仁蛋白(肿瘤血管细胞表面上存在的一种特异性的蛋白)上时,它们就会脱落下来。这就使得这种管状纳米机器人打开,从而暴露它携带的货物。

【7】Sci Robot:重磅级成果!科学家开发出新型微型机器人 或能刺激机体组织再生

doi:10.1126/scirobotics.aaq0018

近日,来自波士顿儿童医院的研究人员通过研究开发出了一种可植入能够进行编程的医疗机器人,其能够通过应用牵引力来刺激发育不良的组织进行组织生长,从而逐渐延长管状器官,同时并不会影响器官的功能或诱发患者出现一些明显不适,相关研究刊登于国际杂志Science Robotics上。这种机器人系统能够在大型动物机体中诱导细胞增殖并且延长食道部分(可达75%),同时动物依然能够保持觉醒并且进行移动,研究者表示,这种系统或能有效治疗长间隙的食管闭锁症,还能用来延长短肠综合征患者机体的小肠长度,长间隙的食管闭锁症是一种罕见的出生缺陷,患者在出生时部分食管处于缺失状态。

当前治疗长间隙食管闭锁症的最有效的手段就是Foker过程,这种方法能利用利用手术缝线慢慢延长食管,为了预防食管被撕裂,患者必须被麻醉处于昏迷状态,同时还需要在重症监护室呆上1-4周时间,长时间的固定不动状态常常会诱发患者出现其它并发症,比如骨折或血块等。

【8】Science:重磅!开发出分拣货物分子的DNA纳米机器人

doi:10.1126/science.aan6558

在一项新的研究中,美国加州理工学院生物工程助理教授Lulu Qian和同事们开发出一种由单链DNA组成的纳米机器人,这种纳米机器人能够自主地在一种分子表面上“行走”,抓住某些分子,并且将它们释放到指定的位置上。相关研究结果发表在2017年9月15日的Science期刊上,论文标题为“A cargo-sorting DNA robot”。

Qian说,“正如机电传动机器人(electromechanical robot)被派送到遥远地方,如火星,我们想要派送纳米机器人到人类不能够去的微小空间,如血液。我们的目标是设计和构建能够执行复杂的纳米机械任务---货物分拣(cargo sorting)---的纳米机器人。”

【9】Science:你听过大脑控制的假肢机器人吗?益处vs风险

doi:10.1126/science.aam7731

近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告指出,随着大脑控制机器人进入到我们日常的生活中,目前我们需要采取行动制定指导方针来确保直接性的大脑—机器互作的有益性和安全性。当我们考虑到这个新兴领域的伦理性时,责任、义务、隐私和安全性或许就是最关键的。

如果半自动的机器人没有可靠的控制或覆盖机制的话,如果你使用它来抱起婴儿的话就会被认为是过失操作,但对于其它风险较小的活动而言或许是没有问题的;研究者指出,任何半自动的系统都应当包括否决控制的形式来帮助克服直接性的大脑—机器互作所产生的固有弱点。

【10】Sci Rep:成功开发出能够模拟人类肌肉的“软体机器人”

doi:10.1038/srep34224

人们通常希望机器人是坚硬、高速且工作有效的;但日前,一项刊登于国际杂志Scientific Reports上的研究报告中,来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员通过研究开发了一种“软机器人”(soft robots),彻底颠覆上此前人们的观点。软机器人的能量由类似肌肉样的传动装置来供能,通常在人类机体中使用来帮助机体移动,同时这种软机器人也由弹性体组成,包括硅和橡胶,因此其具有固有的安全性。在特殊设计的软气球中研究者通过改变气压就能够控制软机器人;文章中研究者描述了一种预测性模型,这种模型可以被用来精确地控制机器人不同模块的机械行为。

研究者Jamie Paik表示,这种软体机器人的潜在用途包括对患者进行恢复、处理脆弱的对象、拟生态系统以及家庭护理等,我们设计的这种机器人重点关注于安全性能。文章中,研究者指出,这些模型能够准确预测一系列模块如何移动,而这些模块由间隔和夹层槽组成,这种黄瓜样的传动装置能够拉伸到5-6倍的长度并且在两个方向都能够弯曲。(生物谷Bioon.com)

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