近日，，，，，，，，我院俞江帆教授团队在 Science 子刊 Science Advances 颁发题为“Microrobotic swarms for selective embolization”的文章。。。。。。。

该工作研发了一种微米机械人集群的驱动战术，，，，，，，，从而实现了高选择性定域栓塞，，，，，，，，可以为各类脏器的原发癌提供潜在的医治规划，，，，，，，，减轻目前被动的、非选择性栓塞技术引起的并发症。。。。。。。

钻研布景

受天然群体集群智慧的启发，，，，，，，，微米机械人可形成微米机械人集群，，，，，，，，用于靶向药物输送、加强成像和热疗。。。。。。。这项工作旨在研发用于栓塞医治的微米机械人集群。。。。。。。栓塞医治是一种用于阻断血管血流，，，，，，，，以医治肿瘤、瘘管和动静脉畸形的临床技术。。。。。。。这项工作通过节造磁性颗粒集群的活动与荟萃实现选择性区域栓塞，，，，，，，，以削减现有栓塞技术的并发症风险。。。。。。。本文推出了一个分析模型，，，，，，，，描述了流体粘度、流速、分支角、磁场强度和集群齐全性之间的关系，，，，，，，，并在此基础上开发了一种驱动战术，，，，，，，，在流体动态前提下维持了指标区域内的集群齐全性，，，，，，，，从而实现高选择性的精准定域栓塞。。。。。。。本文在微流路、离体组织和体内尝试（猪肾脏）中验证了所提出战术的有效性。。。。。。。

钻研步骤

作者提出了一种基于微米机械人集群的选择性区域栓塞战术（图1A）。。。。。。。该战术使用幼于毛细血管直径的微米磁性颗粒，，，，，，，，并且该颗粒通过表表职能化载有凝血酶作为栓塞介质，，，，，，，，以推进血栓的形成。。。。。。。为了精准的节造栓塞领域以达到部门栓塞，，，，，，，，预防栓塞健全的血管分支，，，，，，，，本文作者研发了怪异的集群驱动步骤，，，，，，，，可能维持在指定区域内的微米机械人集群的齐全性，，，，，，，，指定区域表部则无法形成集群。。。。。。。因而，，，，，，，，指定区域内部的血管将被区域性栓塞。。。。。。。

图1. 基于微米机械人集群的选择性区域栓塞战术和在流动环境下的集群齐全性分析

在流动环境中，，，，，，，，微米机械人集群受到流体的影响，，，，，，，，导致集群容易在血管分支处瓦解。。。。。。。作者针对此情况推出了一个分析模型，，，，，，，，描述了流体粘度、流速、分支角、磁场强度和集群齐全性之间的关系（图1B），，，，，，，，并进行了尝试验证（图2）。。。。。。。尝试了局证实能够通过调控磁场强度来节造磁性微米机械人集群在血管分支处的齐全性。。。。。。。作者分析了磁性集群在流动和血管分支环境下的齐全性（图1B），，，，，，，，并推导出对应的数学模型并进行了尝试验证（图2）。。。。。。。

图2. 在流动环境下微米机械人集群齐全性的尝试验证

为了实现精准定域栓塞，，，，，，，，作者基于已得到的数学模型，，，，，，，，设计有效的磁性微米机械人集群的驱动方式（图3）。。。。。。。此驱动方式通过节造线圈系统中电流的搭配和功夫散布（图3A），，，，，，，，从而在指标区域内（图3A的黑圈）天生强磁场维持集群的齐全性，，，，，，，，反之在指定区域表，，，，，，，，磁场不及以维持集群不变，，，，，，，，集群会被流体瓦解（图3C，，，，，，，，D）。。。。。。。

图3. 在流动前提下维持指标区域内集群齐全性的驱动战术和尝试验证

作者结合该驱动方式和凝血酶建饰的磁性微米颗粒，，，，，，，，顺次在微流路、离体猪大网膜和体内猪肾脏进行选择性区域栓塞。。。。。。。在微流路环境中，，，，，，，，作者比力三种栓塞步骤，，，，，，，，其中蕴含（一）凝血酶溶液、不加磁。。。。。。。唬；；；（二）凝血酶建饰磁性颗粒、施加均匀旋转磁场驱动；；；；；（三）凝血酶建饰磁性颗粒、上述所提出的驱动磁场。。。。。。。尝试了局显示仅有步骤三能够达成指标区域内的微流路关塞，，，，，，，，步骤（一）和（二）都导致了指定区域以表的微流路关塞（图4E）。。。。。。。电镜图显示导致关塞的凝块由微米颗粒集群、血红细胞和纤维蛋白组成（图4B）。。。。。。。

图4. 微流路栓塞的尝试了局

作者接着在离体猪大网膜和体内猪肾脏验证了微米机械人集群进行部门栓塞的有效性（图5）。。。。。。。离体尝试了局显示仅在指标区域内的血管被阻断，，，，，，，，其他部门的血管网维持正常流动（图5C）。。。。。。。猪活体尝试了局显示：使用凝血酶溶液会导致非靶向微流路关塞（图5E第一组）。。。。。。。相反的，，，，，，，，适量的凝血酶建饰的磁性颗粒在没有磁场驱动的环境下没有造成血管关塞（图5E第二组）。。。。。。。该凝血酶建饰的磁性颗粒在本钻研所推出的驱动方式下，，，，，，，，可实现精准的部门定域栓塞（图5E第三和第四组）。。。。。。。

图5. 离体组织和体内猪肾脏栓塞的尝试了局。。。。。。。图C的黑圈和图E的黄圈暗示尝试中设定的栓塞区域。。。。。。。被阻断的血管因没有造影剂通过在血管造影DSA查抄下不显露。。。。。。。

钻研结论

本文研发了一种微米机械人集群的驱动战术，，，，，，，，从而实现了高选择性定域栓塞。。。。。。。本文中所提出的、基于微米机械人的栓塞战术可以为各类脏器的原发癌提供潜在的医治规划，，，，，，，，以减轻由目前的被动的、非选择性栓塞技术引起的并发症。。。。。。。

作者简介

本文共同通讯作者为我院项目掌管人俞江帆教授。。。。。。。

俞江帆教授是香港中文大学（丽江）助理教授、香港中文大学（丽江）校长青年学者、z6首页（z6首页）院级项目掌管人。。。。。。。他入选了2021年国度海表高档次青年人才项目（海表），，，，，，，，并担任中国微纳技术学会微纳米机械人分会理事。。。。。。。俞教授在2018年获得香港中文大学博士学位，，，，，，，，先后在香港中文大学（2018-2019）和多伦多大学（2019-2020）作为博士后进行钻研工作。。。。。。。

俞教授的钻研重要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，，，，，，，蕴含其资料设计、基础理论建模、优化驱动节造、及对口生物医学利用。。。。。。。俞教授至今颁发了超过35篇顶级期刊及会议文章，，，，，，，，蕴含 Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech、和 ACS Nano 等。。。。。。。他的数篇期刊论文被 ESI 收录为高引用论文，，，，，，，，并被 Science、Nature、CNN 等国际机构报导。。。。。。。俞教授获得了多个有影响力的奖项，，，，，，，，蕴含吴文俊人为智能科技奖天然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人 AI 青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications 评比的物理学50强文章（2018）、T-Mech 最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。。。。。。。他担任 IEEE RA-L 的副编纂、Frontiers in Robotics and AI 的客座编纂，，，，，，，，International Conference on Ubiquitous Robots 2019、2021、2022的副编纂，，，，，，，，以及多个顶级期刊和会议的审稿人。。。。。。。

俞教授的课题组为从属于属于香港中??学（丽江）理?学院的智能微纳机械人尝试室，，，，，，，，是一个多学科高度融合的平台，，，，，，，，不仅必要钻研资料科学、物理学、生物学等基础科学，，，，，，，，更关注并致力于钻研幼尺度机械人学、AI 战术框架、节造理论和生物医疗蹬爪用科学。。。。。。。尝试室将研发拥有创新资料、分歧结构、优化组装模式、新型集群行为和多样职能性的微纳米机械人，，，，，，，，推动其在药物递送、癌症医治、疾病诊断和微纳尺度物理学领域的利用。。。。。。。尝试室致力于研发拥有世界尖端水平的微纳米机械人，，，，，，，，并解决和人类生涯、健全息息有关的真正问题。。。。。。。

本文第一作者为香港中文大学（丽江）接见博士生刘俊辉。。。。。。。

刘俊辉，，，，，，，，本科毕业于香港城市大学，，，，，，，，现于多伦多大学孙钰教授团队攻读博士学位。。。。。。。2021年起，，，，，，，，作为接见学生在香港中文大学（丽江）理工学院俞江帆教授团队进行全职钻研。。。。。。。重要钻研方向为微纳米机械人的结构设计、工作机理、驱动模式以及基于微纳米机械人的生物医疗技术。。。。。。。

期刊介绍

Science Advances 是美国科学推进协会（AAAS）的多学科期刊，，，，，，，，是 Science 子刊。。。。。。。在险些所有科学领域颁发有世界级影响力的钻研论文和评论。。。。。。。Science Advances 通过扩大 Science 杂志的能力来支持 AAAS 的使命，，，，，，，，以鉴别和推进科学和工程在宽泛领域的沉猛进展。。。。。。。Science Advances 最新影响因子为14.972，，，，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。。。