如何用细菌大小的微型机器人治病？

 当今，人类已经创造出了许多各式各样的仿生机器人。但是对于那些肉眼无法观察到的微纳尺度机器人，人类的能力需要进一步加强。32岁的李金星着迷于显微镜下的世界，首次使用细菌大小的微型机器人进入动物体内治病。

近期，《麻省理工科技评论》第19届全球“35岁以下科技创新35人”榜单揭晓，斯坦福大学博士后研究员李金星凭借在微纳机器人领域的创新，入围“先锋者”类别，成为上榜的8位华人之一。

《麻省理工科技评论》提到，他设计的外观类似火箭的微型机器人，可以在活体动物的肠道中运行，并在完成任务后自行降解。

因为构成生命的基本单元细胞的尺寸都在微米纳米尺度，微纳机器人的出现将革新人类未来的医疗方式。

每年，全球有35位35岁以下的“世界杰出青年创新家”入选这个榜单。以往的获奖者包括脸书创始人扎克伯格，谷歌创始人Larry Page，苹果首席设计师Jony Ive，基因编辑技术主要发明人张锋等。在今年的榜单中，有人使用创新方法治疗疾病、对抗在线骚扰，也有人通过人工智能技术理解神经紊乱、创造更加宜居的城市。

李金星来自湖北黄冈，在华中科技大学和复旦大学分别完成电子工程本科和硕士学业后，他赴美国加州大学圣地亚哥分校留学，成为了美国第一批纳米工程学博士。博士阶段，他潜心研究如何让各种细菌尺度的“小东西”动起来，设计出许多微型机器人，正是这段经历让他入围全球“35岁以下科技创新35人”榜单。目前，李金星在斯坦福大学担任博士后研究员。

微纳机器人是生物医学领域的新课题，有着广泛的应用前景，例如靶向递药、小型手术、毒素清除、疾病检测等。微纳机器人的直径在几微米左右，相当于头发丝直径的十分之一甚至更小。

包覆抗生素的微米镁球

与通常意义上的机器人不同，微纳机器人不靠电池驱动——毕竟那样小尺度的电池还没有被生产出来。李金星介绍，大概有十几种方法可以让微纳机器人动起来，其中主要的两种是通过化学反应驱动和利用磁场驱动。

镁球机器人采用的就是化学反应驱动法，它可以用于靶向递药，通过缓慢释放抗生素的方式治疗胃部金黄葡萄球菌的感染。

李金星与合作者选取能与胃液反应、直径“仅为发丝十分之一”的镁球，在其上包覆一层可溶于胃酸的聚合物，并将抗生素混合其中，由此制成镁球机器人。

动物实验中，他们在患有胃感染的小鼠胃部置入重两毫克、数量约为十万个的镁球机器人。进入胃部之后，镁与胃酸通过化学反应产生氢气泡，推动镁球机器人运动。由于镁球外层的聚合物具有疏水性，机器人更容易吸附在胃壁上。吸附之后，聚合物在胃壁上逐渐溶解，缓慢释放出混合在其中的抗生素来治疗感染。

李金星介绍，动物实验结果显示，“使用镁球机器人递送抗生素的消炎效率比直接服用抗生素高出六倍以上”。

他认为，这类靶向递药机器人的药效更长，既可以增加治愈率，又可以降低药物的服用频率，帮助减少抗生素滥用现象。