當(dāng)今，人類已經(jīng)創(chuàng)造出了許多各式各樣的仿生機器人。但是對于那些肉眼無法觀察到的微納尺度機器人，人類的能力需要進一步加強。32歲的李金星著迷于顯微鏡下的世界，首次使用細菌大小的微型機器人進入動物體內(nèi)治病。

近期，《麻省理工科技評論》第19屆全球“35歲以下科技創(chuàng)新35人”榜單揭曉，斯坦福大學(xué)博士后研究員李金星憑借在微納機器人領(lǐng)域的創(chuàng)新，入圍“先鋒者”類別，成為上榜的8位華人之一。

《麻省理工科技評論》提到，他設(shè)計的外觀類似火箭的微型機器人，可以在活體動物的腸道中運行，并在完成任務(wù)后自行降解。

因為構(gòu)成生命的基本單元細胞的尺寸都在微米納米尺度，微納機器人的出現(xiàn)將革新人類未來的醫(yī)療方式。

每年，全球有35位35歲以下的“世界杰出青年創(chuàng)新家”入選這個榜單。以往的獲獎?wù)甙槙鴦?chuàng)始人扎克伯格，谷歌創(chuàng)始人Larry Page，蘋果首席設(shè)計師Jony Ive，基因編輯技術(shù)主要發(fā)明人張鋒等。在今年的榜單中，有人使用創(chuàng)新方法治療疾病、對抗在線騷擾，也有人通過人工智能技術(shù)理解神經(jīng)紊亂、創(chuàng)造更加宜居的城市。

李金星來自湖北黃岡，在華中科技大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)分別完成電子工程本科和碩士學(xué)業(yè)后，他赴美國加州大學(xué)圣地亞哥分校留學(xué)，成為了美國第一批納米工程學(xué)博士。博士階段，他潛心研究如何讓各種細菌尺度的“小東西”動起來，設(shè)計出許多微型機器人，正是這段經(jīng)歷讓他入圍全球“35歲以下科技創(chuàng)新35人”榜單。目前，李金星在斯坦福大學(xué)擔(dān)任博士后研究員。

微納機器人是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新課題，有著廣泛的應(yīng)用前景，例如靶向遞藥、小型手術(shù)、毒素清除、疾病檢測等。微納機器人的直徑在幾微米左右，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的十分之一甚至更小。

包覆抗生素的微米鎂球

與通常意義上的機器人不同，微納機器人不靠電池驅(qū)動——畢竟那樣小尺度的電池還沒有被生產(chǎn)出來。李金星介紹，大概有十幾種方法可以讓微納機器人動起來，其中主要的兩種是通過化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動和利用磁場驅(qū)動。

鎂球機器人采用的就是化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動法，它可以用于靶向遞藥，通過緩慢釋放抗生素的方式治療胃部金黃葡萄球菌的感染。

李金星與合作者選取能與胃液反應(yīng)、直徑“僅為發(fā)絲十分之一”的鎂球，在其上包覆一層可溶于胃酸的聚合物，并將抗生素混合其中，由此制成鎂球機器人。

動物實驗中，他們在患有胃感染的小鼠胃部置入重兩毫克、數(shù)量約為十萬個的鎂球機器人。進入胃部之后，鎂與胃酸通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣泡，推動鎂球機器人運動。由于鎂球外層的聚合物具有疏水性，機器人更容易吸附在胃壁上。吸附之后，聚合物在胃壁上逐漸溶解，緩慢釋放出混合在其中的抗生素來治療感染。

李金星介紹，動物實驗結(jié)果顯示，“使用鎂球機器人遞送抗生素的消炎效率比直接服用抗生素高出六倍以上”。

他認為，這類靶向遞藥機器人的藥效更長，既可以增加治愈率，又可以降低藥物的服用頻率，幫助減少抗生素濫用現(xiàn)象。