1959年率先提出納米技術(shù)的設(shè)想是諾貝爾獎(jiǎng)得主理論物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼。他率先提出利用微型機(jī)器人治病的想法。用他的話說(shuō),就是“吞下外科醫(yī)生”。理查德 · 費(fèi)恩曼在一次題為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出:將來(lái)人類有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器,可以把分子甚至單個(gè)的原子作為建筑構(gòu)件在非常細(xì)小的空間構(gòu)建物質(zhì),這意味著人類可以在最底層空間制造任何東西。從分子和原子著手改變和組織分子是化學(xué)家和生物學(xué)家意欲到達(dá)的目標(biāo)。這將使生產(chǎn)程序變得非常簡(jiǎn)單,只需將獲取到的大量的分子進(jìn)行重新組合就可形成有用的物體。
納米生物學(xué)的設(shè)想,是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理,發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象,研制可編程的分子機(jī)器人,也稱納米機(jī)器人。
納米機(jī)器人技術(shù)是指開發(fā)可在納米尺度執(zhí)行任務(wù)(如感知、驅(qū)動(dòng)、操作、推進(jìn)、控制、協(xié)同等)的機(jī)器人設(shè)備/系統(tǒng)。納米機(jī)器人技術(shù)研究在近年來(lái)取得了進(jìn)展,一方面,出現(xiàn)了自身尺寸在納米尺度的納米機(jī)器人(如DNA納米機(jī)器人),可以裝載藥物分子并隨著血流將藥物分子輸運(yùn)至特定地點(diǎn)(如癌細(xì)胞)以實(shí)施在體單細(xì)胞精準(zhǔn)給藥;另一方面,出現(xiàn)了本體是宏觀尺寸,但末端執(zhí)行器可對(duì)納米物體進(jìn)行機(jī)器人化操作的納米操作機(jī)器人。納米機(jī)器人技術(shù)的研究進(jìn)展為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科學(xué)問(wèn)題的解決及臨床疾病診療提供了新機(jī)遇。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所微納米課題組聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家醫(yī)院,在微納機(jī)器人技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)交叉融合方面,開展了系統(tǒng)性的理論及實(shí)際應(yīng)用研究工作,建立了從分子、細(xì)胞到組織的多尺度多參數(shù)微納生物觀測(cè)與操控方法體系,提升了微納機(jī)器人探測(cè)微弱生理信號(hào)的能力,探索了微納機(jī)器人技術(shù)在臨床活檢樣本檢測(cè)分析中的具體應(yīng)用,為癌癥個(gè)性化診療提供了新思路。相關(guān)研究成果先后發(fā)表在Science Advances、Nature Communications、Small、Nano Research、ACS Applied Materials & Interfaces、IEEE Transactions on Communications等上。
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院與沈陽(yáng)自動(dòng)化所機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。