中國科學院深圳先進技術研究院實驗室里，一根細長的血凝膠纖維在磁場控制下靈活地扭動、爬行。它穿過3D打印的腦溝回模型中的狹窄縫隙，在離體豬腦組織中蜿蜒前行，最終抵達預定目標點。

當高強度交變磁場啟動，這根纖維瞬間崩解成微米級碎片，釋放出包裹其中的抗癌藥物。這是全球首個磁控血液凝膠纖維機器人的工作場景，一項來自深圳與香港科研團隊的創新突破。

這種基于患者自身血液的微型機器人，為顱內腫瘤精準治療開辟了全新路徑。

仿生機器人的創新設計

近日，一項發表于《自然·生物醫學工程》的研究帶來了解決之道。中國科學院深圳先進技術研究院、深圳大學與香港中文大學的聯合科研團隊開發了磁控血液凝膠纖維機器人（BBHF）。

這項技術的核心創新在于三重“仿生術”。在材料選擇上，研究人員利用患者自身血液中的纖維蛋白為原料，通過仿生凝膠化技術，構建出與腦組織力學性能高度匹配的柔性載體。

“BBHF保留了血液中天然纖維蛋白的網絡結構，具有良好的生物相容性，可有效避免免疫排斥反應。”論文通訊作者、中國科學院深圳先進技術研究院徐天添研究員解釋道。

這種血凝膠纖維直徑僅1毫米，以超柔性水凝膠為基體，彈性模量約100千帕——比腸道更柔軟，比軟骨更有韌性。這些特性使BBHF能像“軟體線蟲”一樣，在比自身直徑還小的狹窄空間中穿行，又不會劃傷周圍組織。

腦脊液中的精準導航

傳統顱內藥物遞送多依賴血管系統，但血腦屏障的存在使這一路徑困難重重。研究團隊突破性地選擇了腦脊液作為運輸的“天然航道”，開辟了一條全新路徑。

大腦皮層表面高度皺褶的解剖結構與顱骨間僅存毫米級狹窄間隙，加之組織表面粘彈性特征顯著，構成了兼具復雜三維地形與生物力學特性的極端運動環境。這對微型機器人的運動模式、柔性適配性和組織安全性提出了嚴峻挑戰。

研究團隊開發的磁控策略完美解決了這一難題。“通過結合高精度的磁控系統及即時影像追蹤技術，血液凝膠纖維機器人可以在腦脊液等復雜環境中高效且精準地導航至病灶。”徐天添表示。這項技術相當于為血液凝膠機器人裝上了 ‘衛星導航系統’ ，實現真正的靶向給藥。

臨床應用的前景與挑戰

這種創新性的磁控血液凝膠纖維機器人系統，融合了生物材料與智能微型機器人等多學科前沿技術。它充分體現了不同研究機構在生物材料、軟體機器人及醫學影像等領域的協同創新優勢。

“該研究為微型機器人在醫學領域實踐自動化治療提供了一個新范例。”徐天添表示。

未來，團隊將聚焦于血液凝膠纖維機器人的結構優化、運動控制精度提升及治療功能增強，拓展其在復雜腦環境中的適應能力。同時，積極推動這項技術的臨床轉化，讓更多顱內腫瘤患者受益。

隨著科研團隊對機器人結構和控制精度的持續優化，這種融合了生物技術與工程創新的療法，有望為深部腦腫瘤患者帶來新的曙光。