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吴志光打造微纳机器人将药物精准送达病患处

2020-03-09 17:39:17  阅读:3575+ 作者:责任编辑NO。邓安翔0215

2019 年 12 月 14 日,《麻省理工科技谈论》发布了 2019 年“35 岁以下科学技能立异 35 人”(Innovators Under 35 China)我国区榜单。在本届榜单上,尽管缺失了“创业家”的身影,可是咱们正真看到了许多在具有产业化潜能的范畴坚持科研使命的获奖人,也看到更多分布在海外顶尖学术安排的科学家们,用本身不改初心的坚持尽力,获得了国际级标竿效果的科研效果,其中有超越半数以上的获奖者,都获得了国际级的打破性研讨效果与发现。咱们将连续宣布对 35 位获奖者的独家专访,介绍他们的科学技能立异效果与经历,以及他们对科技趋势的了解与判别。

关于 Innovators Under 35 China 榜单

自 1999 年起,《麻省理工科技谈论》每年都会推出“35 岁以下科学技能立异 35 人”榜单,旨在于全球范围内评选出被以为最有才调、最具立异精力,以及最有或许改动国际的 35 位年青技能立异者或企业家,共分为发明家、创业家、远见者、人文关心者及前锋者五类。2017 年,该榜单正式推出我国区评选,遴选我国籍的青年科学技能立异者。新一届 2020 年度榜单正在搜集提名与报名,截止时刻 2020 年 6 月 30 日。概况请见文末。

吴志光

前锋者

吴志光凭仗在微纳米机器人范畴获得的一系列效果,荣膺 2019 年《麻省理工科技谈论》“35 岁以下科学技能立异 35 人”我国区得主。

获奖时年纪:34 岁

获奖时职位:哈尔滨工业大学副教授

获奖理由:他打造的微纳机器人,可穿越多道生物屏障将药物精准送达眼底。

惯例的药物投递首要依托血液循环运送完结,但这种被迫分散办法遭到多重生物屏障的阻止,导致有用剂量缺乏,一起引发毒副作用,难以完结精准药物投递的需求,最新研讨显现,仅有不到 0.7% 的药物能富集到病灶部位。

微纳机器人因其可在生物流体中进行可控自主运动,被以为是靶向药物投递的抱负计划。

关于微纳机器人的实践医学运用,据吴志光自己介绍,对微纳送药机器人研讨来说,必需求处理难题首要有 4 个:

一、战胜布朗运动,完结微纳米机器人在流体中自主可控运动;

二、避开免疫系统的整理,作为外源物质,微纳米机器人一旦进入人体会遭到免疫系统的进犯;

三、打破人体内的许多生物屏障,比方血脑屏障、血眼屏障等。这些生物屏障从微观上看能够概括成生物多孔流体,由生物大分子组成的骨架,中心则含有小分子和水,其存在的意图首要是避免外源物质对人体的侵袭。

四、实时成像和操控,即实时把握送药机器人在活体内的方位,并操控其运动和放药等。

对微纳机器人来说,现在现已研宣布运用化学,磁,光,超声和电场等方法驱动微纳米机器人进行自主运动,一起已有研讨报导关于凭借细胞膜假装等多种技能可使微纳米机器人免于免疫细胞吞噬的研讨。然后两个问题还有待处理。

面临微纳机器人打破多重生物屏障问题,考虑到多种生物屏障如眼内玻璃体,肺和肠胃粘液乃至大脑等,它们在微观结构大致都是由生物大分子作为骨架,内部嵌入小分子和水的三维网格结构,因而被概括为多孔生物流体。打破生物屏障的技能难点在于怎么处理微纳米机器人在运动中多孔流体的空间阻止以及生物分子的粘附。

图 | 吴志光在颁奖典礼上做讲演(来历:DeepTech)

吴志光将胶体与界面技能融入到微纳米机器人研讨中,为了处理以上技能问题,开发了一款头部直径小于玻璃体三维网格孔径,外表涂覆纳米液态光滑层的螺旋形磁性纳米机器人,这种纳米机器人可经过在玻璃体微观网格内进行磁驱运动抵达病灶部位,履行药物自动靶向投递使命,完结疾病的微创精准医治。研讨效果发表于Science Advances, 并得到《科学》、《天然》等多家学术媒体的报导。

面临微纳机器人体内深层安排下实时成像与操控的难题,吴志光初次提出了根据光声断层扫描技能,经过找到与人体呼吸运动不符的方法对微纳机器人进行实时定位。

吴志光介绍称,载药微纳机器人首要被包裹在毫米级的微胶囊内,当微机器人胶囊抵达体内病灶时,外源近红外光能够穿透深层安排并引发胶囊决裂,然后开释微机器人。这些微机器人依托其高效游动可穿越生物屏障,终究完结在病患区域的停留。

在吴志光看来,让微纳机器人战胜生物屏障、进行实时成像和操控对微纳机器人研讨来说十分要害,吴志光表明,这将对后续更深化的研讨和技能转化协助巨大。

有意思的是,吴志光开端走上科研路途其实充满了偶尔性,乃至肥壮都对吴志光挑选科研工作产生了影响。

一次偶尔的机会下,吴志光触摸到了哈工大贺强教授,读博士的主意才开端出现在脑海中。一方面是出于本身开展的考虑,一起吴志光还怀着“读博比较累会不会有助于瘦身”的主意,终究决议考博,于 2011 年进入贺强的课题组,正式走上科研的路途。如他所愿,在读博的第一个学期拼尽全力的他没有做出任何成功成果,精力一度溃散屡次跟家人商议退学未果,在这样的压力下他的体重减轻了 20 多斤。

也刚好从近 10 年开端,微纳送药机器人研讨迎来了爆发式增加,学界在探究微纳机器人的过程中逐步发现了前述的4个要害难题,并提出了相应的处理战略。尤其是磁驱动微纳米机器人因其运用对人体无害的外源匀强胶体磁场驱动方法,是现在学术界共同公认有望完结技能转化的微纳米机器人药物投递技能。另一方面,微纳米机器人是一门交叉学科,需求多范畴的专家协作协力完结,为了更好的推行磁驱动微纳米机器人的研讨,吴志光表明他正在与等人开发用于驱动微纳米机器人的外源交变旋转磁场设备,为有意进行该方向研讨的研讨学者供给设备和技能协助。

一路走来,吴志光得到了不少外部的协助与支撑,自己面临困难时的坚持以及遇到问题时谦虚讨教他人定见的习气也是推进他的重要力气,一起,没有太多的时刻照料家人也让他对家人表明歉意。

吴志光在颁奖典礼上的讲演

-End-

近期《麻省理工科技谈论》“35 岁以下科学技能立异 35 人”专栏文章(上下滑动检查):

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