探索微遊泳醫療機器人與人體免疫系統之間的相互作用

該圖總結了微遊泳者與人體免疫系統之間的相互作用。

在過去的幾年中，機器人研究人員設計出了小型且不受束縛的遊泳機器人，也被稱為微型遊泳器，具有越來越先進的感應和運動功能。這些微型機器人在醫療環境中可能非常有用，特別是對於難以到達的身體中樞神經系統或血管系統等部位的微創目標療法的實施。

雖然微遊泳者可以幫助幹預體內的敏感部位，但使用它們也會帶來一些風險。例如，它們可能引起人體免疫系統的不良反應，這可能會將其視為入侵者。

免疫系統旨在識別並保護人體免受外部或異物和有機體的侵害。當免疫系統的細胞（例如巨噬細胞）檢測到異物或入侵者時，它們的作用是通過吞噬作用消除或中和異物。

為了規避此問題並確保微型機器人不會引發免疫反應，應謹慎設計機器人，以使其與免疫系統細胞的物理相互作用最小化。設計它們的人應該特別注意它們的形狀，結構和表面化學性質，因為這些元素在機器人與免疫系統細胞的相互作用中可以發揮關鍵作用。

不幸的是，迄今為止，設計具有最小化其與免疫系統的相互作用的結構參數的微型機器人已經證明是極富挑戰性的。這是因為，往往會激活免疫系統的結構特徵對於機器人的功能和運動至關重要。

馬克斯普朗克智能系統研究所的研究人員最近進行了一項研究，研究了用於醫療用途的微遊泳器的結構設計參數與人體免疫系統之間的相互作用。他們發表在《科學機器人》雜誌上的論文提出了有趣的發現，這些發現可能有助於開發微型機器人，這些微型機器人在保持高運動性能的同時，不激活免疫系統。

研究人員在論文中寫道：「我們通過系統地改變它們的螺旋形態，研究了可磁控的雙螺旋微泳器與從小鼠脾臟新鮮收穫的小鼠巨噬細胞細胞系和脾細胞的相互作用。」

本質上，研究人員觀察到巨噬細胞和脾細胞是他們從小鼠身上收穫的兩種具有免疫功能的細胞，它們可以識別他們使用的微遊泳機器人的螺旋轉數，從而引發針對性的免疫反應。他們的發現表明，應該充分考慮醫用微型機器人的運動性能和與免疫細胞的相互作用來優化其結構。應該同時探索這兩個要素，以找到一種折衷方案，使微遊泳者可以在體內有效移動而不與免疫細胞發生相互作用。

在他們的論文中，研究人員表明，巨噬細胞和微型機器人之間與形態相關的相互作用也可以被用來設計新型的生物雜交微型機器人。為了證明這種可能性，他們設計了「免疫機器人」，將合成的微泳者的可操縱性與免疫細胞的免疫調節能力相結合。

將來，這些機器人可用於在人體內進行免疫治療幹預。例如，醫生可以將其引導至靠近腫瘤的位置，以限制其附近免疫反應的影響。