探索微游泳医疗机器人与人体免疫系统之间的相互作用

在过去的几年中，机器人研究人员设计出了小型且不受束缚的游泳机器人，也被称为微型游泳器，具有越来越先进的感应和运动功能。这些微型机器人在医疗环境中可能非常有用，特别是对于难以到达的身体中枢神经系统或血管系统等部位的微创目标疗法的实施。

虽然微游泳者可以帮助干预体内的敏感部位，但使用它们也会带来一些风险。例如，它们可能引起人体免疫系统的不良反应，这可能会将其视为入侵者。

免疫系统旨在识别并保护人体免受外部或异物和有机体的侵害。当免疫系统的细胞(例如巨噬细胞)检测到异物或入侵者时，它们的作用是通过吞噬作用消除或中和异物。

为了规避此问题并确保微型机器人不会引发免疫反应，应谨慎设计机器人，以使其与免疫系统细胞的物理相互作用最小化。设计它们的人应该特别注意它们的形状，结构和表面化学性质，因为这些元素在机器人与免疫系统细胞的相互作用中可以发挥关键作用。

不幸的是，迄今为止，设计具有最小化其与免疫系统的相互作用的结构参数的微型机器人已经证明是极富挑战性的。这是因为，往往会激活免疫系统的结构特征对于机器人的功能和运动至关重要。

马克斯普朗克智能系统研究所的研究人员最近进行了一项研究，研究了用于医疗用途的微游泳器的结构设计参数与人体免疫系统之间的相互作用。他们发表在《科学机器人》杂志上的论文提出了有趣的发现，这些发现可能有助于开发微型机器人，这些微型机器人在保持高运动性能的同时，不激活免疫系统。

研究人员在论文中写道：“我们通过系统地改变它们的螺旋形态，研究了可磁控的双螺旋微泳器与从小鼠脾脏新鲜收获的小鼠巨噬细胞细胞系和脾细胞的相互作用。”

本质上，研究人员观察到巨噬细胞和脾细胞是他们从小鼠身上收获的两种具有免疫功能的细胞，它们可以识别他们使用的微游泳机器人的螺旋转数，从而引发针对性的免疫反应。他们的发现表明，应该充分考虑医用微型机器人的运动性能和与免疫细胞的相互作用来优化其结构。应该同时探索这两个要素，以找到一种折衷方案，使微游泳者可以在体内有效移动而不与免疫细胞发生相互作用。

在他们的论文中，研究人员表明，巨噬细胞和微型机器人之间与形态相关的相互作用也可以被用来设计新型的生物杂交微型机器人。为了证明这种可能性，他们设计了“免疫机器人”，将合成的微泳者的可操纵性与免疫细胞的免疫调节能力相结合。

将来，这些机器人可用于在人体内进行免疫治疗干预。例如，医生可以将其引导至靠近肿瘤的位置，以限制其附近免疫反应的影响。

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