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近日，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院新增一項(xiàng)專利公開(kāi)。該專利是一種微納米機(jī)器人集群關(guān)節(jié)腔內(nèi)操縱及定位成像系統(tǒng)與方法。根據(jù)公開(kāi)信息，該成像系統(tǒng)包括紅外成像系統(tǒng)和用于操縱微納米機(jī)器人集群的磁控機(jī)械系統(tǒng)組成,該系統(tǒng)利用近紅外窗口和熒光探針實(shí)現(xiàn)了微納米機(jī)器人與周?chē)M織的高對(duì)比度成像，能夠?qū)崟r(shí)圖像的反饋機(jī)制能提高操控的效率。

該技術(shù)為微納米機(jī)器人在關(guān)節(jié)腔內(nèi)操縱、定位和跟蹤提供了一種創(chuàng)新的解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)微納米機(jī)器人關(guān)節(jié)內(nèi)操縱及定位成像系統(tǒng)集精細(xì)操縱、精確定位和實(shí)時(shí)跟蹤。

據(jù)悉，專利技術(shù)發(fā)明人為復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科研究員陳俊博士，多年來(lái)長(zhǎng)期從事肌骨系統(tǒng)損傷與修復(fù)、肌骨系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)機(jī)理與模擬、人工肌腱與人工韌帶等研究。

微納米機(jī)器人是生物物理學(xué)的一種新型技術(shù)，具體為根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對(duì)微納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。

在醫(yī)療領(lǐng)域，微納米機(jī)器人可以被用來(lái)進(jìn)行體內(nèi)和體外檢測(cè)、藥物遞送、組織修復(fù)和再生、微操作和微裝配、環(huán)境修復(fù)等，具有重要的價(jià)值和廣泛的前景。然而，由于在體內(nèi)難以被精細(xì)操縱、精確定位和實(shí)時(shí)跟蹤，這微納米機(jī)器人在臨床領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展一直相對(duì)緩慢。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)微納米機(jī)器人的定位及成像，科研人員們嘗試了超聲、核磁共振(MRI)、X射線、正電子發(fā)射斷層－X射線計(jì)算機(jī)斷層組合系統(tǒng)(PET?CT)等手段。但這些方式往往存在一定的局限性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

比如，X射線和PET?CT雖然能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)器人集群，卻受限于較低的圖像分辨率，可能無(wú)法清晰揭示微小集群的位置，同時(shí)由于具有放射性，其帶來(lái)的輻射風(fēng)險(xiǎn)也不容小覷。而磁共振雖然圖像分辨率高，無(wú)輻射風(fēng)險(xiǎn)，但其對(duì)高級(jí)設(shè)備和技術(shù)的依賴性以及耗時(shí)等缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航的問(wèn)題。

針對(duì)這些問(wèn)題，陳俊博士和團(tuán)隊(duì)結(jié)合成像技術(shù)和熒光探針發(fā)明了微納米機(jī)器人集群的成像系統(tǒng)，通過(guò)在關(guān)節(jié)內(nèi)注射熒光探針為發(fā)光背景信號(hào)，再注射微納米機(jī)器人（不發(fā)光），便能實(shí)現(xiàn)微納米機(jī)器人與周?chē)M織的高對(duì)比度成像。結(jié)合圖像處理木塊，即獲得磁控粒子微群的示蹤圖像，其中背景色為熒光，不發(fā)光的部分顯示的即為磁控粒子微群。

圖片來(lái)自專利說(shuō)明書(shū)

關(guān)節(jié)腔是由關(guān)節(jié)囊滑膜層和關(guān)節(jié)軟骨共同圍成的密閉腔隙，腔內(nèi)有少量滑液，呈負(fù)壓，對(duì)維持關(guān)節(jié)的靈活性與穩(wěn)固性有一定作用。當(dāng)關(guān)節(jié)發(fā)生病變或受到某些全身性疾病影響時(shí)，滑膜細(xì)胞受到刺激，分泌過(guò)多滑液，而吸收不足，最終形成關(guān)節(jié)積液。

針對(duì)關(guān)節(jié)腔積液，臨床上通常采取藥物注射治療和手術(shù)治療兩種手段。

手術(shù)治療則多為關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)手術(shù)，通常是關(guān)節(jié)鏡插入關(guān)節(jié)腔中，通過(guò)監(jiān)視器放大關(guān)節(jié)腔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而觀察關(guān)節(jié)腔的病變情況、病變部位等狀態(tài)，還能在監(jiān)視器下對(duì)關(guān)節(jié)腔的病變部位進(jìn)行清理。

依據(jù)專利所披露的相關(guān)信息，陳俊博士所研發(fā)的這種技術(shù)將被應(yīng)用于關(guān)節(jié)腔內(nèi)手術(shù)的視野導(dǎo)航領(lǐng)域。

而由于關(guān)節(jié)腔的特殊性，藥物治療的載藥系統(tǒng)必須滿足生物相容性、無(wú)毒性和可降解性的特點(diǎn)，且要有較高的載藥量。

當(dāng)前在學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界，微納米機(jī)器人在藥物遞送方面的應(yīng)用研究已然取得了諸多進(jìn)展。比如納米科學(xué)中心聶廣軍教授便在嘗試以DNA為納米機(jī)器人材料，來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物的遞送和疾病的診斷；哈爾濱科技大學(xué)醫(yī)學(xué)部的吳志光教授團(tuán)隊(duì)也成功地研制出了一種仿生水熊蟲(chóng)的醫(yī)療微型納米機(jī)器人，為腫瘤的精準(zhǔn)診療提供了新的思路。盡管這些研究并未指向骨科領(lǐng)域，基于生理結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，眼科和關(guān)節(jié)腔疾病在藥物遞送領(lǐng)域可能存在一定優(yōu)勢(shì)。或許未來(lái)也不排除該專利在藥物治療領(lǐng)域輔助研究的潛力。因此，也不排除該技術(shù)未來(lái)或許也將在藥物治療研究提供輔助。

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