细胞机器人使得纳米机器人的概念提升到了一个更高的水平。虽然纳米机器人在医学研究中越来越受欢迎，比如最近的一项研究利用它们尝试进行根管治疗，但这些微型机器依然存在缺点。
纳米机器人毕竟是合成的，和所有合成材料一样，一旦进入血液，我们身体的自然免疫反应将会启动并将它们排出体外。它们也可能被生物大分子“堵塞”，从而阻碍它们发挥作用。
为了解决这些问题，科学家们转向研究以细胞为基础的机器人，也称“细胞机器人”，从而提高其在体内的适应性。和纳米机器人一样，细胞机器人需要四处移动，游动是体内移动一个有效的方法。游泳细胞机器人以精子、细菌和藻类等活细胞为基础，以获得游泳能力，然后将这些细胞功能化，从而用于特定的医疗或治疗目的。
随着纳米医学的不断发展，有必要回顾一下近年来纳米医学的发展以及未来纳米医学的发展方向。哈尔滨工业大学贺强教授团队于2022年10月6日在《Advanced NanoBiomed Research》以“Medical Swimming Cellbots”为题发表发表了相关研究展望，且被选为封面文章。
文章亮点 早期细胞机器人 细胞机器人最先于大约十年前开发出来，是将牛的精子细胞包裹在磁性微管中。从那以后，其他类似的细胞也得以利用，比如白细胞——一种可以“追逐”并杀死入侵细菌的免疫细胞。贺教授及其团队指出，这种免疫细胞成为细胞机器人的理想选择是因为它们负责保护我们免受病原体的侵害，天生就有靶向、检测并与其他细胞相互作用的能力。例如，在白细胞中载有抗癌药物并经过适当调整，从而能够专门针对体内的癌细胞，这就是这种方法明显的优势。 中性粒细胞作为白细胞的一个亚群，纳米机器人分类中也有一个相应的亚群，被称为“中性机器人”。中性机器人有两种主要的驱动模式：通过旋转磁场运动或化学刺激运动，而后者也被称为“趋化”运动。 穿过屏障 相对来说，趋化性的意义更为重要，因为具有趋化性的纳米或细胞机器人可以穿过血脑屏障（BBB）。在去年发表于《Science Robotics》杂志上的一篇论文中，贺教授及其同事展示了利用“双响应”细胞机器人穿过血脑屏障从而靶向小鼠的脑肿瘤。之所以称其为“双响应”是因为它们首先由外部磁场控制到达大脑，然后磁场关闭，转而由血管壁细胞的化学刺激诱导，让细胞机器人跨越血脑屏障到达脑组织。 这些载药中性机器人的载药效率可达10%左右，明显高于传统的纳米载体。这种游泳细胞机器人可以装载不同类型的药物，并可通过自然趋化性和外部物理场（如磁、光和超声场）联合实现导航，而这些场在生物医学领域都极具潜力。 细胞机器人医学前景 作者同时指出，尽管细胞机器人已经取得了如此成就，要想实现临床应用仍有一段路要走。事实上，细胞机器人的生产还需要进一步优化和规模化，同时还需要克服诸如药物输送效率和人体免疫反应等问题。尽管细胞机器人比合成纳米机器人更有优势，但仍然会受到人体免疫系统的攻击。 尽管如此，作者们以及整个科学界对克服这些挑战充满信心。尽管细胞机器人体型小，但未来的发展潜力巨大。 第一作者 张红玥 博士 张红玥，哈尔滨工业大学博士，研究方向为细胞纳米机器人，构筑基于免疫细胞的游动纳米机器人，具备药物装载、可控运动、自主导航、成像诊断、疾病治疗等多种功能。以第一作者身份在Science Robotics，Advanced Therapeutics, Journal of Materials Chemistry B等期刊发表论文多篇。其中发表于Science子刊Science Robotics的文章被列为ESI高被引论文。 通讯作者 贺强 教授 贺强，2003-2006 年先后任中科院化学所助理研究员、副研究员；2006-2010 年德国马普胶体与界面研究所洪堡博士后。2010年起任哈尔滨工业大学教授。2011 年入选教育部新世纪优秀人才计划，2012 年入选龙江学者特聘教授。任Colloids and Surface A 编委及中国微米纳米技术学会微纳机器人分会、微纳执行器与微系统分会理事。长期从事面向生物医学应用的游动微纳米机器人研究，共发表SCI 论文141 篇，近五年论文73 篇（含Science Robotics 等影响因子10 以上论文26 篇），研究成果多次被Nature、Science 等期刊正面引用和评价，SCI 他引6000 余次，h 因子为46。获黑龙江省科学技术奖二等奖1 项，授权发明专利8 项。在国际上率先研制了集自驱动与智能药物载体于一体的及世界上最小的游动纳米机器人。发展的‘自下而上’可控组装制备游动纳米机器人技术被多个专著及国际著名期刊作为单独分类予以介绍，被评价为“开创了运用化学组装技术批量构筑游动纳米机器人”和“提供了靶向药物递送的新途径”。 论文信息 Medical Swimming Cellbots Hongyue Zhang, Zesheng Li,Qiang He*. Adv. NanoBiomed Res. 2022, 2, 2200094.
