研究人员开发出一种可以放入血管内部的柔性微型机器人，通过磁场驱动一排细小“纤毛”摆动，主动改变局部血流方向。
实验显示，这种装置可以提高药物向血管壁的输送效率、加快血栓溶解，还能帮助从血液中捕获数量极少的循环肿瘤细胞。
这项研究8月21日发表于《Science Advances》。研究团队主要来自香港中文大学（深圳）和深圳市人工智能与机器人研究院。
这种装置被命名为CiliaVine，外形很像一根细长的清洁刷。它由一根柔软的螺旋状主体和大约50根细小纤毛组成，每根纤毛长约2毫米，整个装置可以安装在介入导丝末端送入血管。
纤毛使用含有磁性颗粒的柔性材料制成。当外部磁场发生变化时，这些纤毛就会按照预先设计的方式反复摆动，类似一排不断开合的小桨，从而改变周围液体的流动。
这种设计针对的是血液流动中的一个基本问题。
在正常情况下，血液在许多血管中主要呈层流状态，血管中央流速较快，越靠近血管壁流速越慢，不同流层之间的横向混合相对有限。
这种稳定而有序的流动对于人体循环非常重要，但从治疗角度看也存在一个问题：血液中的药物和其他物质往往主要顺着血管向前移动，不容易从血流中央迅速抵达血管壁或者进入血栓内部。
CiliaVine试图主动改变这一过程。
实验显示，当研究人员启动纤毛后，可以在血管模型中产生受控制的旋涡和横向流动，把血液中的颗粒从血管中央向管壁推动。
研究人员利用这种方法进行药物输送实验，发现药物抵达目标区域的能力得到提高。
团队还进行了溶栓实验。在传统情况下，溶栓药需要依靠扩散和血流逐渐进入血栓。CiliaVine产生的横向流动能够增加药物与血栓之间的接触和物质交换，使实验中的血栓溶解速度加快。
装置还可以改变纤毛运动方向，把血栓溶解后产生的残余物从目标区域带走。
不过，目前这些靶向给药和加速溶栓实验主要是在血管模型中完成，还没有在人类患者体内进行治疗试验。
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研究团队进一步测试了这项技术在癌症检测中的用途。
癌症患者血液中有时会出现从肿瘤组织脱落的循环肿瘤细胞。这些细胞与癌症转移有关，也可能成为监测疾病的重要生物标志物。
问题在于，循环肿瘤细胞通常非常稀少。一次普通抽血取得的几毫升血液中可能根本没有捕捉到足够细胞，因此检测灵敏度受到限制。
研究人员利用CiliaVine主动扰动血流，使更多循环中的肿瘤细胞接近并接触装置，从而提高捕获和富集效率。
团队首先使用癌症患者的血液进行了实验，随后又把装置送入携带肿瘤的活体兔血管中，证明这种方法在真实血液循环环境中同样能够用于循环肿瘤细胞富集。
这一步具有重要意义，因为人体血管中的实际环境远比实验室塑料管复杂。血液不断脉动，血管会弯曲和分支，装置还必须避免严重干扰正常循环。
不过，CiliaVine距离真正进入医院仍有较长距离。目前研究仍处于前临床阶段，还需要进一步验证长期使用的安全性、对血管壁和血细胞的影响，以及在人体不同大小和不同血流速度的血管中能否保持稳定控制。
这项技术真正的新意，也不是单纯制造了一台能够在血液中移动的微型机器人。
过去许多血管内机器人研究的重点是如何让装置沿血管移动到目标位置，而CiliaVine提出了另一种思路：机器人到达血管内某个位置后，不只是被动待在那里，而是主动控制周围血液怎么流。
通过改变纤毛摆动方式，同一个装置理论上可以把药物推向血管壁、帮助药物进入血栓，也可以改变血液中细胞的运动轨迹，把极少量的肿瘤细胞集中到检测装置附近。
研究人员认为，如果后续安全性和人体实验能够得到验证，这种“主动操纵血流”的方法未来可能用于靶向给药、血栓治疗、血液中的癌症标志物检测以及血管内生物传感。
与其把CiliaVine理解成一台在人体里自由游动的微型机器人，它更像是一根可以暂时放进血管里的“智能小刷子”：通过磁场控制一排细小纤毛，主动重新组织周围的血流，让药物和细胞按照需要的方向移动。