纳米尺寸的Bot可探测人体细胞内部

多伦多大学的研究人员开发出一种纳米级机器人，可直接探测人体细胞内部，以进一步研究癌症和其他疾病的研究和治疗方法。科学家已经开发出纳米级技术，用于探索和治疗人体内的病症。现在，研究人员将这一技术发展到了一个新的水平，技术的发展可以将纳米级机器人置于实际的人体细胞内，从而更有针对性地诊断和治疗癌症和其他疾病。多伦多大学的一个工程师团队开发了一套磁性“镊子”，可以将纳米机器人以三维方式放置在人体细胞内，并且具有前所未有的精确度，主要负责该研究的博士候选人西安王说。Atlantic Design&Manufacturing是东海岸领先的设计工程师贸易展，提供最新的3D打印，自动化和CAD / CAM软件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他数百种软件。该大学的研究人员已经建立了机器人，可以在监督王的工作的Yu Sun教授的指导下操纵个体细胞约20年。这些创造物具有操纵和测量单细胞的能力，这在诸如体外受精和个性化医疗的程序中是有用的。Wang告诉Design News，利用最新技术，研究人员现在可以在细胞内部工作，而不仅仅是移动细胞并与它们一起工作

“在亚微米直径磁珠上实现亚微米分辨率位置控制和皮牛顿力控制的能力是新的，使得该系统能够进行细胞内测量和操作，”他说。

Wang解释说，该团队开发的具体技术是由一组磁性镊子组成，包括6个带尖锐磁极的磁性线圈。他说，当电流施加到每个线圈时，它会产生磁梯度场。

“一个直径亚微米的磁珠通过内吞作用被内化到细胞内，”王说。“通过控制磁镊子装置的六个电流输入来控制磁珠上的磁珠位置和磁力。”

一旦纳米机器人进入细胞内，王使用共聚焦显微镜成像的实时反馈控制其位置。他还使用计算机控制的算法来改变通过每个线圈的电流，在三维空间中塑造磁场并将机器人引入电池内的任何所需位置。

直接测量细胞内部

这很重要，因为现在研究人员可以测量细胞器和细胞内结构的特性，它们在调节细胞功能中发挥重要作用，并且与疾病有关，Wang告诉我们。

“直接测量和操纵单个细胞内的细胞内结构将有助于更好地了解亚细胞和细胞器水平活动，诊断疾病，并开发新的治疗方法，”他说。

Wang使用细胞核的例子，细胞核是在细胞内发现的具有特定功能的最大的细胞器或细胞结构。在他的例子中，他描述了细胞核如何在癌细胞中显示出改变的机械特性。

“直接询问单个细胞内细胞核的机械特性将有助于理解患病细胞和健康细胞之间的差异，”他解释说。

Wang说，以前，研究细胞核需要从细胞中提取细胞核。使用他们的发明，Wang和Sun测量完整细胞中的细胞核，而不需要破坏细胞膜或细胞骨架，证明细胞核在所有方向上都不是同样僵硬。Wang告诉我们，这对于未来的癌症研究具有重要意义。

“我们的数据显示细胞核在重复机械加载后会变硬，”他解释道。“结果还表明，早期膀胱癌细胞表现出比晚期膀胱癌细胞更强的硬化作用。在癌症转移过程中，细胞需要在体内挤压很小的空间，并受到反复的机械力加载。“

研究人员在他们的研究结果中表明，早期癌细胞的细胞核经受力后会变硬，这可能会阻止它们进一步移动和转移，Wang说。然而，晚期癌细胞在用力刺激后不会变硬，这使得它们更容易继续侵入路径，他说。研究人员在“科学机器人”杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。

Wang说，尽管该团队在将这项技术应用于人类患者之前还有很长的路要走，但他们计划继续进行研究以探索其在癌症诊断中的应用，动物实验即将推出。

“在这项工作中获得了高精度的位置和力控制的能力正被利用的亚微米磁珠群，并通过磁力应用触发细胞凋亡开发新的肿瘤手术方法追求诊断