肺癌和肺纤维化,这两种磨人的肺病每年要带走无数人的生命。

但比疾病本身更让人揪心的是:医生明明有药,却送不到病灶深处

要么在半路被血液“稀释”,要么得靠穿刺这种要命的操作,稍微偏差就可能引发窒息、肺气肿。

就在全球医生都头疼这个“递送死结”时,香港中文大学(深圳)一个30多岁的团队拿出了破局的办法:

他们造出了一群能在肺部“认路”的微型机器人,靠磁场遥控就能精准找到病灶,还能慢慢释放药物,连穿刺、打针都省了。

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用于支气管内靶向递送的磁性微机器人集群

这项发表在《ScienceAdvances》上的成果,硬是把科幻电影里的“体内机器人”变成了现实。

肺部治病的死结

咱们的肺就像一棵倒过来的大树,气管是树干,往下分岔成无数细支气管,最末端的肺泡才是气体交换的地方。

可偏偏肺癌、肺纤维化这些大病,最爱藏在最细的“树枝”里。

过去医生给药,简直是“盲人摸象”。最常见的静脉注射,药物跟着血液流全身,相当于大海捞针

能跑到肺部病灶的药量连1%都不到,剩下的全在肝、肾里瞎转悠,副作用一大堆,病人化疗时掉头发、吐得昏天黑地,就是这么来的。

有人说那就直接往肺里扎针?更行不通。

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肺部血管密得像蜘蛛网,稍微扎错地方就会大出血,要是血液呛进气管,分分钟窒息。

临床上很多病灶藏在血管密集区,医生根本不敢下手,只能眼睁睁看着病情恶化。

雾化吸入倒是无创,可这招太“挑药”。

只有少数抗炎药能做成雾滴,像靶向药、干细胞这种“精密武器”,一雾化就碎了,根本没法用。

更关键的是,雾气跟着呼吸乱飘,病灶在哪全看运气,治不好病还浪费药。

“不是药不行,是路不通。”香港中文大学(深圳)理工学院的俞江帆教授,研究这个问题快十年了。

他发现核心难题就三个:怎么让药精准钻进肺部深处?怎么到地方再释放?怎么让药效慢慢发挥,别一下“猛扑”健康组织?

蚁群给的灵感

俞江帆团队的突破口,居然来自蚂蚁。

你观察过蚁群吗?一只蚂蚁走不远、搬不动东西,但一群蚂蚁能搭桥、能搬比自己重几十倍的食物,还能顺着气味找到回家的路。

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微机器人集群生成与运动

自然界的细胞群也有这本事,靠集体行动突破复杂环境。

“要是把微型机器人做成‘军团’,是不是也能在肺里‘抱团闯关’?”这个想法一冒出来,团队就扎进了实验室。

他们造的机器人比头发丝还细,每个都是“微凝胶颗粒”,既能装药物,又能被磁场控制。但光有个体不行,得让它们“团结起来”。

团队开发了一套“动态三维振荡磁场”,简单说就是个“体外遥控器”。

一启动磁场,底部的机器人会像登山一样爬到其他机器人身上,慢慢堆成一个“小军团”——这样一来,单个机器人装不动的靶向药、干细胞,现在能轻松扛着走;

单个机器人容易迷路,一群机器人能靠集体感应调整方向。

更绝的是,这个“军团”能在空气里走。

以前的药物递送都得靠血液、胃液这些液体“搭便车”,可肺部支气管里大部分是空气,液体载体根本没用。

俞江帆团队是第一个做到在“空气-黏膜界面”送货的,机器人军团贴着支气管壁走,完全不受空气影响。

为了防止走丢,团队还把磁场和CT结合起来。

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微机器人集群在活体猪肺中的靶向递送

CT先拍张“肺部地图”,标出病灶位置,磁场再根据地图导航,让机器人军团避开无关的支气管。

俞江帆在接受采访时说:“这套系统能自适应调整路线,就像给机器人装了‘导航+避障’双重保险,绝不会送错地方。”

在活体猪肺实验里,这招效果惊人。

机器人军团顺着支气管一路往下,沿途的肺组织干干净净,没一点药物染色;可一到目标位置,药物立刻释放,病灶处的细胞被染得清清楚楚。

“就像快递员精准送货上门,还只给收货人签字,别人连包裹皮都摸不到。”团队里的博士生陈辉说,他是这篇论文的第一作者。

一招破三局

这个微型机器人军团,一下解决了肺部给药的三个老难题。

首先是精准度。以前支气管镜最多探到第五级支气管,再往里就进不去了,而机器人军团能钻到更细的末梢,连肺泡附近的病灶都能摸到。

CT导航+磁场控制,误差能控制在毫米级,这在肺部治疗里是“天花板”级别的精度。

其次是无创和兼容性。不用打针、不用穿刺,机器人要么通过气管镜送进肺里,要么做成特殊制剂让患者吸入。

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图片为AI制作

更重要的是,它啥药都能装:靶向药、干细胞、甚至放疗颗粒。以后治疗肺癌,既能送化疗药,又能让放疗颗粒精准“贴”在肿瘤上,减少对周围健康组织的伤害,副作用能降一大半。

最后是缓释效果。这个机器人军团本身就是个“缓释平台”,不是到地方就把药全倒出来,而是像滴眼药水一样慢慢释放。

肺纤维化这种慢性病,需要药物长期起效,以前的药要么很快代谢掉,要么浓度忽高忽低,现在这个“平台”能让药效持续几周甚至几个月,正好对症。

对比一下传统疗法,这简直是降维打击:静脉注射的副作用没了,穿刺的风险没了,雾化的局限也没了。

俞江帆说:“对患者来说,以后治肺病可能就是吸口气或者做个微创,不用再遭大罪。”

给血管画“活地图”,还能闯大脑胃里

俞江帆团队的野心,不止于肺部。他们的微型机器人技术,已经开始往血管、大脑、消化道“进军”,解决了更多临床痛点。

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比如血管造影。现在医生做介入治疗,全靠碘海醇这种被动造影剂,血液流到哪它就到哪。

可要是血管里有血栓堵了路,造影剂过不去,那片区域就成了“盲区”。

像脑血栓、肺门静脉栓塞这些急症,医生根本看不清血管情况,只能靠手感“盲操作”,风险特别高。

俞江帆团队把机器人军团改成了“主动造影剂”。靠磁场引导,这群机器人能自己钻进狭窄的血管,哪怕有血栓堵路,也能绕过去探索,再结合算法画出完整的血管地图。

“相当于给血管装了‘侦察兵’,哪里堵了、堵多死,看得一清二楚。”这项成果发表在《NatureMachineIntelligence》上,现在已经在动物实验里验证成功。

在消化道领域,他们还造了“磁性创可贴”。

针对胃部多发性胃溃疡,以前医生要么开口服药(效果差),要么做手术(创伤大),

而这个多层结构的软体机器人,能靠磁场遥控“贴”在溃疡上,一层一层释放药物,还能精准贴多个病灶,在猪胃实验里已经成功了。

更让人期待的是脑科学领域。大脑有血脑屏障保护,药物很难进去,很多脑病都治不了。

俞江帆团队正在开发主动递送系统,让机器人军团“闯过”血脑屏障,把药送到脑内病灶。

虽然现在还在实验室阶段,但这无疑给帕金森、脑肿瘤患者打开了一扇新大门。

35岁科学家的野心

2025年,俞江帆入选了“35岁以下科技创新35人”亚太区名单。

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俞江帆

翻看这份名单的历史,全是推动行业变革的青年才俊,而俞江帆的入选理由很明确:他让微型机器人真正走进了医疗实战。

这让人想起当年34岁的邓稼先牵头原子弹理论研究,35岁的于敏攻关氢弹技术——中国的重大科技创新,从来都有年轻人挑大梁的传统。

俞江帆团队里,博士生陈辉、年轻研究员们日夜泡在实验室,动物实验经常做到凌晨,就是为了早点把技术推向临床。

不过从实验室到病床,还有几道关要闯。

现在的实验用的是模型药物,接下来团队要建立真实的肺部疾病模型,把治疗肺纤维化的药、干细胞装进去,真正对比新方案和传统疗法的效果。

还要优化机器人的生物相容性,确保它在体内能被安全代谢,不会引发免疫反应。

但方向已经很明确了。

俞江帆说:“我们做的不是单一技术,是个通用平台。以后不管是肺部、血管还是大脑,只要是药物递送达不到的地方,这个机器人军团都能去。”

想想几年后,患者躺在病床上,医生通过CT和磁场遥控,让一群看不见的“微型快递员”钻进体内,精准送药、慢慢起效,不用开刀、不用化疗遭罪

这不是科幻,而是俞江帆们正在实现的现实。

医学的进步,从来都是把“不可能”变成“我能治”。而这群年轻科学家手里的微型机器人军团,正在改写精准医疗的游戏规则。