“納米機器人”是機器人工程學的一種新興科技,納米機器人的研制屬于“分子納米技術(Molecular nanotechnology,簡稱MNT)”的范疇,它根據分子水平的生物學原理為設計原型,設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。
近期,中國科學院上海微系統所陶虎團隊與上海交通大學夏小霞、錢志剛合作,用基因重組的蜘蛛絲蛋白3D打印出納米機器人,加工精度達到14納米,這一技術有望用于智能仿生感知、藥物遞送納米機器人等領域。相關研究成果日前發表在國際知名學術期刊《自然通訊》。
“納米機器人”是機器人工程學的一種新興科技,納米機器人的研制屬于“分子納米技術(Molecular nanotechnology,簡稱MNT)”的范疇,它根據分子水平的生物學原理為設計原型,設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。
納米機器人的設想,是在納米尺度上應用生物學原理,發現新現象,研制可編程的分子機器人。合成生物學對細胞信號傳導與基因調控網絡重新設計,開發“在體”或“濕”的生物計算機或細胞機器人,從而產生了另種方式的納米機器人技術。
據專家介紹,目前,研究納米機器人最多使用的是磁性材料,但其生物兼容性稍微差一點兒。現在被研究的具有生物兼容性的材料有很多,比較有代表性的是可降解的水凝膠或者多肽。但具有生物兼容性的材料也存在一個問題。舉例來說,使用磁性材料,納米機器人進到人體之后,由于其自帶磁性,人們可以通過外磁場對其進行控制。如果換成生物兼容性材料,能源從哪來、怎么控制它就變成了新的問題。
目前,納米機器人在生物醫學領域的應用較為廣泛。一方面納米機器人可以通過識別人體內部一些化學信號的變化,對疾病進行診斷,幫助醫生在病人病情惡化前提供更有效的治療方案。
在治療癌癥方面,納米機器人被認為是最精準的靶向治療方式。它可以通過靶向精準定位,辨析細胞好壞,精準的將裝載藥物作用于癌細胞。
在治療血栓方面,外科醫生可以通過操控納米機器人來治療存在于密集復雜血管之間的血栓,并將抗凝血藥物送至細胞。這種納米機器人為治療血栓提供了新思路。
在“十四五”時期,智能制造和醫藥創新已成為我國重點扶持的兩個重要發展方向。《中國制造2025》更是將手術機器人列為重點發展領域。有研究報告提出,未來五年中國手術機器人行業規模將以29.8%的年復合增長率高速增長。手術機器人應用越來越廣泛,且微創式手術正成為行業的發展趨勢。利用微納米機器人,可以更好地實現精準醫療。實現精準醫療有兩種手段,一是使用機器人的物理手段,精準去除腫瘤;二是利用微控和生物手段,將機器人技術和單細胞分析技術相結合,使細胞的抗原與藥物抗體之間產生反應,以殺死癌細胞。傳統的機器人幫助人類工作,微納米技術則能夠拓展人的能力。若能將機器人技術與醫藥研發技術相結合,未來50年內,微納米機器人能夠帶動機器人行業的迅速發展。目前,中國已有大量醫療機器人新興企業,但大多為代工廠,創新能力相對欠缺。不過,未來若納米機器人能真正運用到臨床領域,實現規模化應用,醫療機器人市場規模或將超過汽車機器人。
未來的醫療診斷和操作將更加復雜與精細,對影像的要求越來越高,也需要手術機器人具有更高的精度。所以,各國都在抓緊研究納米級的手術機器人系統,以便輔助更高精度的手術。
從研發機構數量、研究熱度、起步時間等方面來看,歐美等西方國家一如既往是前沿科技的領頭羊和踐行者;中國在國家納米科學中心成立后,學界對于納米機器人用于醫療領域的研究便不斷涌現,各大科研院所、高校等日漸成規模,哈工大、沈陽自動化研究所等扛起了大旗,高質量、原創性的研究成果加快彌補國內及國際上的缺陷。
從市場區域分布來看,北美地區是納米機器人的主要市場,其納米機器人市場的復合年增長率預計為12.2%——預計到預測期結束時,將從2016年的550億美元增至730億美元;歐洲地區是納米機器人的第二大主要市場;由于這項技術的應用需要醫療機構的大量資金投入,同時也需要加強對員工的培訓,亞太地區預計將是納米機器人增長最快的市場。
想要了解更多納米機器人行業的發展前景,請查閱《2019-2025年中國納米機器人行業市場深度分析及發展趨勢研究咨詢預測報告》。
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