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癌症未来的克星 基于微操作与微机器人技术的细胞手术

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-29  浏览次数:83  发布者:xinqidian
核心提示:  孙东教授则提出了基于微操作与微机器人技术的细胞手术,这让我们对于未来癌症治疗的期望增加了不少。  据最新公布数据表明

  孙东教授则提出了基于微操作与微机器人技术的细胞手术,这让我们对于未来癌症治疗的期望增加了不少。

  据最新公布数据表明,全球每年有880万人死于癌症,占全球每年死亡总人数近六分之一,死者大多数在中低收入国家。每年有1400多万新发癌症病例,预计到2030年这一数字将增加到2100多万,癌症已经成为世界头顶的一片乌云。

  9月21日,在佛山市禅城区联合三航工业技术研究院共同举办的“2017机器人国际大会”中,香港城市大学讲席教授、博士生导师、机械与生物医学工程系主任,IEEE院士、HKIE院士孙东教授则提出了基于微操作与微机器人技术的细胞手术,这让我们对于未来癌症治疗的期望增加了不少。

  癌症未来的克星 基于微操作与微机器人技术的细胞手术

  孙东教授表示,癌症疾病的发展从一个单细胞变成一个比较大的肿瘤,从第一阶段一直往下发展,最后成为癌细胞。目前我们的医疗手段主要集中在肿瘤阶段,但是目前我们都希望能够实现早期诊断和早期治疗,主要是在单细胞进行处理。如果要实现这一点就需要精度很高,细胞的处理就要通过手术来进行,我们可以把一个细胞进行改变,然后把这个细胞再注入肿瘤细胞集群中,改变其他的细胞。

  我们在过去的20年里细胞手术的发展非常长远,而且从一个非常新的核细胞理念发展到最近非常成功的临床实验,这是我们2016年一个单细胞手术的成功案例。还有一个非常成功的案例是通过改变基因来治疗白血病,我们通过改变病人体内细胞的基因的方法治疗白血病。

  现在我们主要面临的问题是精度不高、效率比较低、连续性不够、成功率比较低、熟练度不够等等,而且现在我们希望它能够达到能够更全体的检测、更高的成功率、更好的图象反馈以及人工智能等等,对于这些操作,我们希望机器人来帮助我们实现这些目标。

  细胞手术机器人是什么呢?传统医疗机器人从器官水平提升到了细胞水平,甚至达到了亚细胞的水平。我们现在有三种不同的操作臂来实现单细胞的操作手术,第一个是VIVO,叫做激光投射单细胞手术,它可以在一个血细胞、红细胞中进行激光的治疗。第二是微针的操作可以进行单细胞手术。第三是细胞修正技术,香港现在建立一个团队进行全新的研究,自动化的优化细胞操作员,能够对细微的器官通过操作机来进行细胞交付,然后将二者整合起来,形成初步的服务机器人。通过精密的交付,我们可以提升机器人在这方面的技术。

  全球机器人的市场快速增长,年度增长超过20%,全世界明年要增长320亿,一个是医疗机器人市场,另外一个是细胞机器人,甚至会有更高的细胞手术需求。

  对于自动机械操作器的细胞疗法,孙东介绍道,此疗法主要基于几个研究技术的基础,例如光学操作员、微组织操作员、3D操作、视频控制、视频分布以及微芯片技术等,这些系统可以实现单细胞在体内和体外的移植,我们的视觉计划之内和计划之外可以做一些康针活体检验以及微注射。通过跟踪颗粒的方法,以一种非常细致的手段,这些微粒具有10微米到10毫米的微小体积,我们相信光学推测能够使机器人进行熟练的操作,成为一个熟练的操作工具,它可以对细胞进行造影,具有很高的灵活性和高度的移动性。

  前面说的是机械方面以及基于激光的措施系统,在我们把细胞融合之后,我们还能做什么呢?我们需要把细胞转型,抓成新的类型,我们需要自动化的操作器,来进行精细的交付,精细医疗可以应用于组织修复、组织再生等等,这是我们的工程师所面对的问题。这里有两个挑战,第一我们需要开发出这样一个设备,来使微物质能够进入到体内,这个系统必须提供大量的工作空间。我们需要3D下进行微粒的控制,现在全世界仅有几个研究组能够产出这样的设备。第二个挑战就是要设计出一个瓷机器人,使这个机器人在体内进行移动。我们现在正在开发第二版,现在能够提供100微米、200微米到300微米的工作空间,这个已经足够大了,使任务得以实现。在新的版本当中,我们可以检测到这些颗粒。当你设计操作机器人的时候,我们的机器人有一个多孔的结构,通过这种方式我们可以有足够的通道,进行营养的输送。它的螺旋性结构可以帮助我们的机器人附着和运输,而且这些细胞可以成功地在机器人上面生长。

  至于如何应用3D印刷技术呢?孙东教授表示,3D印刷技术的设计是在实验室中进行的,通过激光的扫描技术,采用不同的方法,我们的小机器人只有80微米大小,现在我们的VIVO运输实验可以成功在一个细胞上运输我们的机器人,有很多的视觉和动态控制,可以非常精准地控制它的移动以及轨迹。我们可以成功地来控制这个胚胎细胞的移动,移动到我们想让它去的地方,非常精准。我们这个测试做了很多次,来保证精度是足够的,所有的精度错误都是0。

  我们接下来要考虑的是机器人是不是能够从细胞上分离出来,这非常重要,因为我们可以把细胞移动到一个地方,那么怎么能够让细胞通过机器人的操作离开组织、离开器官?我们现在假设有一个结构能够帮助细胞离开组织,我们在测试的时候同时让它离开,现在我们在小白鼠上面做实验。一个星期以后可以看到细胞确实开始生长、开始复制,最后变成了癌症细胞,然后我们从中发现这个细胞从机器人上面释放出来,我们用这个小白鼠来实验,以此来研究癌症和干细胞在白鼠体内的发展。

  癌症并不可怕,可怕的讳疾忌医,随着未来技术的发展,癌症或将成为普通病症一般,也许只要简单的手术,便可完全治愈

 
 
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