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科幻小說和電影中經(jīng)常描繪游動納米機器人進入人體在血液中自由穿行，執(zhí)行主動靶向輸運、清除有害物質(zhì)、修復損壞基因、細胞手術(shù)等生物醫(yī)學任務的場景，這也是科學家們一直以來的夢想。隨著納米科學與技術(shù)的快速發(fā)展，最近十多年來，科學家們運用‘自下而上’可控化學組裝技術(shù)制造了各種能夠?qū)⒘黧w環(huán)境中存儲的化學能或其它形式能量轉(zhuǎn)化為自身機械運動的游動納米機器人。相比依賴于布朗運動實現(xiàn)被動擴散的傳統(tǒng)膠體粒子或納米載體，這些游動納米機器人具有額外的自推進力和自主導航能力，有望克服現(xiàn)有膠體粒子或納米載體完成各種復雜生物醫(yī)學的難題，將科幻小說和電影中描繪的場景轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實應用。然而，實現(xiàn)游動納米機器人在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應用首先必須解決主動穿越體內(nèi)各種生物屏障如血液污損、血管網(wǎng)絡、血流、細胞膜等難題，特別是主動穿越細胞膜屏障是實現(xiàn)主動藥物遞送、基因編輯和細胞治療等任務的關(guān)鍵。

游動納米機器人可被注射進入人體血液自主運動，執(zhí)行各種復雜任務，將給生物醫(yī)學領(lǐng)域帶來變革性的技術(shù)創(chuàng)新。然而如何主動穿越各種生物屏障，特別是細胞膜屏障，仍然是制約游動納米機器人未來生物醫(yī)學應用的巨大挑戰(zhàn)。哈爾濱工業(yè)大學賀強教授領(lǐng)導的生物醫(yī)用游動納米機器人團隊于VIEW發(fā)表一篇綜述論文“Swimming Nanorobots for Mechanically Opening Cell Membranes”，該文章闡述了游動納米機器人細胞膜機械穿孔技術(shù)對于實現(xiàn)游動納米機器人在生物醫(yī)學領(lǐng)域應用的重大意義，重點對游動納米機器人主動機械打開細胞膜研究的挑戰(zhàn)、難點和最新研究進展進行了系統(tǒng)介紹。通過對不同驅(qū)動方式游動納米機器人驅(qū)動力和細胞膜穿孔臨界條件進行對比討論，指出當前游動納米機器人的單一驅(qū)動力無法完成機械打開細胞膜的任務。綜述中詳細地討論了游動納米機器人基于自主導航和額外驅(qū)動力如何實現(xiàn)主動細胞膜機械穿孔。最后，通過對具有代表性的游動納米機器人機械打開細胞膜范例以及理論模型進行分析，提出可執(zhí)行細胞膜機械穿孔的游動納米機器人的最優(yōu)化設計思路，期望在降低游動納米機器人尺寸的同時降低推進系統(tǒng)的復雜程度和細胞死亡率。第一作者為博士研究生王位，通訊作者為吳志光教授和賀強教授。（DOI: 10.1002/VIW.20200005）

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https://doi.org/10.1002/VIW.20200005

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