胃內奇航

微型馬達到胃裡, 可以做些什麼事呢? Credit: Marcin [email protected] CC BY 2.0

還記得兩個半月前,生醫人網摘刊載過一個以生物體和水不同的特型來推動的體內微米機器人?人類利用大型機器人來做事情,已經不稀奇,但是要能夠設計在生物體內的機器馬達,像是可以自動推進,又可以小到在體內遊走,然後到達目標做標定的事情,確是非常不容易。主要挑戰有機器人的大小、電力來源,還有怎麼樣控制它,畢竟是在生物體內,這種”隔空”操縱很困難。尺寸方面,現在很多奈米等級的設計,而電力來源,如果真要裝電池,大概不行,所以朝自然能源,或是化學反應的方式思考,那麼控制方面,有辦法讓這個設計和生物體自然反應嗎?

微型馬達在生物體的用途?

即使設計的想法可行,設計這種微型馬達,有什麼作用呢?事實上,很多科學家設計這種微型馬達,小到只有頭髮一半的寬度,可以在血液、體液或者任何液體內移動。但大多都還是雛型設計,僅做過生物體外的測試,希望將來可以用來殺死癌細胞或者清理汙染水源和油漬的特殊分子。美國加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)設計了一種人造微馬達,是第一個成功在生物體內進行藥物釋放的微型馬達。它是怎麼做到的?

胃內藥物釋放

這個微型馬達主要組成是鋅(Zn),管狀,長度20μm,直徑約5μm,肉眼看不到。在給實驗鼠服用含有數千個這種微型馬達的液體之後,當液體到達胃部時,鋅和胃內的酸開始作用,產生氫氣(H2),進而推動微型馬達在胃部行進,行進速度約每秒鐘60μm,之後會嵌入胃壁,而馬達本身可以攜帶藥物,這種藥物在馬達行進和著床胃壁的同時也釋出,當反應完成後就微型馬達就自動分解。因為在胃內行進,延長了待在胃內的時間,同時也攜帶藥物到胃內釋放。UCSD的研究中顯示,實驗鼠服用這種帶有數千枚微型馬達的液體之後,胃部內壁沒有任何傷害,顯示動物消化這種微型馬達是很安全的。此外,這個實驗讓微型馬達攜帶的是黃金(gold)碎片,科學家也發現經由這種方式將黃金的碎片帶到胃部,會比讓動物直接吃下黃金的奈米顆粒,來的有效率。也就是最後待在老鼠胃內的黃金碎片較多。

任務完成即分解

這個設計很大一個優點,是任務完成後在胃內自動分解,如此一來,醫生不用擔心要自患者體內將它取出,同時,分解之後,也不會產生毒素。不過,未來還要再做更多的安全性測試,才能真的用到人體身上。

文章參考:Francie Diep/POPULAR SCIENCE
圖片來源:Marcin Chady@Flickr CC BY 2.0
原文參考:ACS Nano

 



作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。