20世紀(jì)60年代上映的電影《神奇旅程》講述了這樣一個(gè)故事：一名科學(xué)家的腦血管受損嚴(yán)重，命懸一線。幾名美國(guó)醫(yī)生被縮小成幾百萬(wàn)分之一，然后被注射進(jìn)這名科學(xué)家體內(nèi)進(jìn)行血管手術(shù)。

　　幾十年過(guò)去了，電影中描述的科幻場(chǎng)景，正一步步走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合哈爾濱醫(yī)科大學(xué)歷時(shí)多年，研發(fā)了納米機(jī)器人。這款機(jī)器人能鉆進(jìn)血管，定點(diǎn)投放藥品，提高治療效率。

　　如今，這兩所高校研發(fā)的納米機(jī)器人已進(jìn)入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。中青報(bào)·中青網(wǎng)記者近日來(lái)到哈爾濱工業(yè)大學(xué)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院，實(shí)地探訪納米機(jī)器人背后的故事。

　　這項(xiàng)研究幾乎涉及所有學(xué)科

　　采訪中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師賀強(qiáng)拿著一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的燒瓶，向記者介紹納米機(jī)器人的外觀。他說(shuō)，納米機(jī)器人和燒瓶類(lèi)似，有圓圓的肚子、細(xì)細(xì)的脖頸。之所以設(shè)計(jì)成這樣，是為了裝更多藥品，并便于在血液中運(yùn)動(dòng)。這款機(jī)器人長(zhǎng)約200納米，比我們的頭發(fā)絲還要細(xì)很多。

　　這款用肉眼都難以看清的機(jī)器人，用傳統(tǒng)方法加工制造肯定不行?！耙?yàn)樗×恕?，賀強(qiáng)說(shuō)，要從原子和分子層面入手制作。

　　與制作人形機(jī)器人用到的金屬材料不同，制作納米機(jī)器人需要用到蛋白質(zhì)、磷脂等原料，也會(huì)用到高分子材料。這些材料是經(jīng)過(guò)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)，明確可以用作藥物載體的。

　　賀強(qiáng)說(shuō)，這些材料并不是遙不可及，有的也可以從生活中常見(jiàn)的食品中提取，比如雞蛋。蛋黃可以提取卵磷脂，某種程度上說(shuō)，可以用來(lái)做納米機(jī)器人，“這從源頭上解決了生物相容性的問(wèn)題”。

　　采訪中，賀強(qiáng)給記者拿了一管完全處在液體中的納米機(jī)器人，顏色呈現(xiàn)深灰色。據(jù)悉，這種顏色和它的制作原料有關(guān)。

　　人形機(jī)器人靠電池提供動(dòng)力，納米機(jī)器人靠什么？賀強(qiáng)說(shuō)，血液中的葡萄糖能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。納米機(jī)器人上帶有一種特殊的酶，這種酶能和葡萄糖發(fā)生反應(yīng)。

　　因?yàn)椴牧系奶厥庑?，納米機(jī)器人還能感知酸堿，并向偏酸的部位移動(dòng)?！澳[瘤部位比較酸，這個(gè)時(shí)候，納米機(jī)器人就能感知到酸的梯度，并順著梯度直達(dá)病灶?！?/p>

　　從材料選擇，到制作工藝，再到用途，納米機(jī)器人注定離不開(kāi)多學(xué)科交叉。賀強(qiáng)說(shuō)，這項(xiàng)研究涉及了幾乎所有學(xué)科，特別是數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、生物、力學(xué)、工程技術(shù)，甚至醫(yī)學(xué)影像。

　　本科、碩士、博士均學(xué)化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的賀強(qiáng)，2010年來(lái)到哈爾濱工業(yè)大學(xué)工作，并投身研究納米機(jī)器人。他對(duì)科幻類(lèi)的東西很感興趣，“就想知道到底什么是納米機(jī)器人、我們?cè)趺床拍茏龀鰜?lái)”。剛開(kāi)始研究時(shí)，他遇到了各種各樣超出自我認(rèn)知的問(wèn)題。

　　他舉例說(shuō)，自己對(duì)能量轉(zhuǎn)化內(nèi)在的原理不太清楚時(shí)，就去找數(shù)學(xué)力學(xué)方面的專(zhuān)家或者理論物理方面的專(zhuān)家；試驗(yàn)裝置不會(huì)設(shè)計(jì)，他就去找機(jī)械工程專(zhuān)家；控制代碼不會(huì)敲，他就去找控制學(xué)科的專(zhuān)家。提到與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)合作，賀強(qiáng)說(shuō)：“我們之間最重要的就是影像學(xué)方面的合作，第一，我們沒(méi)有那么專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，第二，影像學(xué)的東西比如超聲，我們剛開(kāi)始是看不懂的?！?/p>

　　現(xiàn)在，賀強(qiáng)已經(jīng)鍛煉得能看懂不復(fù)雜的超聲圖?！耙?yàn)檫@是必備的一個(gè)技能，總得有一個(gè)自己的判斷?！?/p>

　　與傳統(tǒng)治療手段相比優(yōu)勢(shì)明顯

　　多學(xué)科交叉融合背景下生產(chǎn)的醫(yī)用納米機(jī)器人，終極目的是高效治療疾病。與傳統(tǒng)治療手段相比，納米機(jī)器人有哪些優(yōu)勢(shì)？賀強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員、哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士黃洋用一套玩具，向中青報(bào)·中青網(wǎng)記者解釋了納米機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。

　　這套玩具包括賽車(chē)道、小球、小車(chē)等。黃洋說(shuō)，可以把擁有多條車(chē)道的賽車(chē)道想象為一整條血管，血液流動(dòng)的過(guò)程就像賽車(chē)道上的賽車(chē)一樣，“一層一層往前流”。

　　賽車(chē)道上有個(gè)黃色的橡皮泥，占據(jù)了3條車(chē)道，就像人體內(nèi)的血栓。目前，常規(guī)的溶栓手法是吃藥。藍(lán)色的小球相當(dāng)于溶栓藥，它順著賽車(chē)道向下滑動(dòng)時(shí)，只有兩三個(gè)球能接觸到黃色橡皮泥，也就是血栓，大多數(shù)小球滑下去了。換句話說(shuō)，大多數(shù)溶栓藥是沒(méi)有和血栓發(fā)生作用的。

　　納米機(jī)器人能很好解決這個(gè)問(wèn)題。黃洋說(shuō)，可以把小車(chē)比作納米機(jī)器人。在外界作用之下，大量小車(chē)能依附在黃色橡皮泥上。換句話說(shuō)，這些小車(chē)上面的溶栓藥便能全部作用于血栓，取得更好的治療效果。

　　上文提到，人體內(nèi)如果長(zhǎng)了腫瘤，病灶部位的酸堿度通常低于正常組織，呈弱酸性。納米機(jī)器人便能循著“味道”，一點(diǎn)點(diǎn)找到病灶。賀強(qiáng)說(shuō)，與腫瘤不同，人體內(nèi)如果長(zhǎng)了血栓，就相當(dāng)于河道內(nèi)突然多了一塊石頭。雖然石頭阻礙了河水流動(dòng)，但酸堿度不會(huì)發(fā)生變化，也就不會(huì)為納米機(jī)器人提供指引。

　　這時(shí)，就需要額外給納米機(jī)器人一個(gè)“方向盤(pán)”——磁場(chǎng)。在醫(yī)學(xué)影像的助力下，計(jì)算機(jī)可以規(guī)劃一個(gè)路徑。在磁作用下，可以將納米機(jī)器人引導(dǎo)到血栓位置?！熬拖裎覀儸F(xiàn)在用手機(jī)打車(chē)一樣，你打車(chē)的時(shí)候，后臺(tái)會(huì)給你規(guī)劃出幾條合理的路線。”賀強(qiáng)說(shuō)。

　　除了“定點(diǎn)投送”，賀強(qiáng)說(shuō)，納米機(jī)器人還能將藥物送到病灶細(xì)胞中。

　　“按照醫(yī)藥界國(guó)際大公司公布的結(jié)果，我們每年研發(fā)的藥物里大約90%沒(méi)法走到最終的臨床試驗(yàn)，原因是解決不了藥物不溶于水的問(wèn)題?！辟R強(qiáng)說(shuō)，納米機(jī)器人可以進(jìn)入細(xì)胞里。如果一款藥品需要作用到細(xì)胞核，“那我直接運(yùn)到細(xì)胞核，藥品就直接跟細(xì)胞核作用了”。

　　說(shuō)到底，納米機(jī)器人就是一個(gè)運(yùn)輸藥品的工具。

　　與納米機(jī)器人的體積相比，一個(gè)血栓或者腫瘤的體積要大得多。有人會(huì)有疑問(wèn)：納米機(jī)器人裝載的藥品是否杯水車(chē)薪？賀強(qiáng)解釋?zhuān)@是一個(gè)“集群作戰(zhàn)”的過(guò)程。這就跟平常人們?nèi)ヂ糜尉包c(diǎn)看的無(wú)人機(jī)表演一樣，所有的機(jī)器人要一起配合，才能發(fā)揮最大作用。

　　目前，賀強(qiáng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的納米機(jī)器人已經(jīng)處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。據(jù)介紹，哈工大還成立了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理委員會(huì)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均須通過(guò)該委員會(huì)審批。

　　哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科主任、教授、博士生導(dǎo)師冷曉萍此前接受媒體采訪時(shí)表示：小動(dòng)物深靜脈納米機(jī)器人溶栓實(shí)驗(yàn)，治療效果非常好。

　　還有更多用途正在研究中

　　納米機(jī)器人不光能溶栓、治療腫瘤，還能發(fā)揮很多作用。

　　黃洋說(shuō)，對(duì)于骨折患者來(lái)說(shuō)，納米機(jī)器人可以攜帶刺激因子到骨折部位釋放，加快骨骼再生；對(duì)于牙齒反復(fù)發(fā)炎腫痛的情況，含有納米機(jī)器人的漱口水，可以將具有殺菌作用的銀離子釋放到牙髓處，起到快速殺菌消炎的作用。

　　“還有就是我?guī)е鴮W(xué)生開(kāi)了一個(gè)新方向——腦機(jī)接口?！秉S洋說(shuō)，目前的腦機(jī)接口研究中，有的是侵入式的，有的是半侵入式的，需要通過(guò)外科手術(shù)，植入電極。大腦是十分精密的器官，這類(lèi)傷口長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)放，很容易產(chǎn)生炎癥。納米機(jī)器人可以導(dǎo)航到腦部指定位置，然后通過(guò)磁與外界通信。這樣就不用安裝侵入式設(shè)備了。

　　無(wú)論是治病還是用于腦機(jī)接口的通信，完成使命的納米機(jī)器人最后去哪了？“它能在體內(nèi)降解掉，生成一些有機(jī)的小分子，通過(guò)腸道排泄出來(lái)。”賀強(qiáng)說(shuō)，納米機(jī)器人的用料是安全的，且在國(guó)家允許的范圍內(nèi)。操控其運(yùn)動(dòng)的磁強(qiáng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于核磁共振的強(qiáng)度，“相當(dāng)于我們手里頭玩的那個(gè)磁鐵的強(qiáng)度”。

　　“但真正走到臨床階段，還有很長(zhǎng)的路要走?！辟R強(qiáng)說(shuō)。

　　納米機(jī)器人已經(jīng)成為世界多國(guó)的研究重點(diǎn)，且取得了不少成果，醫(yī)用是其主要應(yīng)用方向。2013年6月，日本東北大學(xué)的科學(xué)家研制出一種由生化驅(qū)動(dòng)的可以摧毀癌細(xì)胞的納米機(jī)器人；2017年8月，英國(guó)杜倫大學(xué)、美國(guó)萊斯大學(xué)和北卡羅萊納州立大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)出一種被光激活的納米機(jī)器人：當(dāng)被光激活后，這種納米機(jī)器人可以在數(shù)分鐘內(nèi)鉆入癌細(xì)胞并殺死它們；2018年1月，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家研制出一種由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的用于醫(yī)學(xué)診斷和藥物開(kāi)發(fā)的高效納米機(jī)器人……

　　賀強(qiáng)回憶，自己剛來(lái)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工作時(shí)，世界上做這方面研究的課題組不多，“現(xiàn)在，光我們國(guó)內(nèi)差不多就幾百個(gè)甚至幾千個(gè)團(tuán)隊(duì)做這方面研究?！?/p>

　　據(jù)他了解，復(fù)旦大學(xué)、武漢理工大學(xué)、南方科技大學(xué)、南京師范大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校，均有團(tuán)隊(duì)從事這方面的研究。“我們是國(guó)內(nèi)較早開(kāi)展這項(xiàng)研究的團(tuán)隊(duì)?！?/p>

　　中國(guó)科學(xué)院、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)等國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)，給予賀強(qiáng)團(tuán)隊(duì)較高評(píng)價(jià)。

　　這項(xiàng)研究費(fèi)時(shí)費(fèi)力，短期內(nèi)很難見(jiàn)到成果。賀強(qiáng)呼吁，廣大科研人員、企業(yè)、高校能沉下心來(lái)，給予這類(lèi)研究更多耐心與支持。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 楊雷

　　來(lái)源：中國(guó)青年報(bào) 2026年06月26日 05版