2025年5月，中国科学院深圳先进技术研究院、深圳大学和香港中文大学的科研团队宣布一项重大突破：他们成功开发出全球首个能够自由穿行大脑的微型机器人。这款直径仅1毫米的仿生血凝胶纤维机器人，无需开颅手术，就能直接钻进脑组织，实现肿瘤的精准治疗，为颅内深部及功能区邻近肿瘤的治疗开辟了全新路径。相关研究成果发表于国际权威学术期刊《自然—生物医学工程》。
近年来，微型机器人在医疗领域展现出巨大潜力，科学家们通过外部驱动源，如磁场、光场或声场等，让微型机器人实现体内远程靶向药物递送或局部治疗。然而，大脑作为人体最为复杂的器官，布满密集且不规则的脑沟回、脆弱的神经组织，以及仅有毫米级间隙的狭窄蛛网膜下腔，对微型机器人的运动模式、柔性适配性和组织安全性提出了极高挑战。传统的治疗手段，如手术切除、放疗和化疗，对于颅内深部及功能区邻近肿瘤往往难以兼顾疗效与安全性，开发一种无创、精准定位、高效治疗的新方法迫在眉睫。
为了攻克这一难题，研究团队从自然界中的线虫获得灵感。他们创新性地利用实验动物自身血液与少量磁性粒子混合，通过原位凝胶化技术，制备出直径为1毫米的血凝胶纤维机器人（BBHF）。
这种机器人保留了血液中天然纤维蛋白的网络结构，具有出色的生物相容性，能有效避免免疫排斥反应。同时，以超柔性水凝胶为基体的BBHF，弹性模量大约为100千帕，比肠道更柔软，比软骨更有韧性。这些特性使BBHF既能像 “软体线虫” 一样，在比自身直径还小的狭窄空间中自由穿行，又不会因过硬而划伤周围组织，为体内极端狭窄迂曲生理环境下的无创输送提供了可行途径。
通过模仿线虫的细长形态和自适应的波浪运动机制，研究人员借助外界可编程驱动磁场，实现了对BBHF的精确控制，使其能够展现出摆动、爬行和滚动等多种仿生运动模式。
在3D打印的人体脑沟回模型实验中，BBHF沿着预设路径成功穿越多级沟壑；在离体猪脑皮层实验中，BBHF通过动态调节运动方向和模式，成功抵达预定目标，且全程未对柔软组织造成任何机械损伤。这种精准的运动控制能力，让BBHF能够在复杂的大脑 “迷宫” 中找到前往肿瘤的最佳路径。
治疗颅内肿瘤的关键，不仅在于让机器人抵达肿瘤区域，更在于如何安全、有效地释放抗肿瘤药物。研究团队提出了高频交变磁场诱导血凝胶纤维机器人断裂碎化的药物释放机制。
在递送过程中，封装着阿霉素等化疗药物的BBHF，在强度小于20毫特斯拉、频率小于6赫兹的低频弱磁场驱动下，或在水溶液中能保持结构稳定，无药物泄漏。而当它抵达肿瘤区域后，研究人员通过外部施加强度为50毫特斯拉、频率24赫兹的高强度旋转磁场，BBHF结构便会从毫米级逐步崩解为微米级碎片，药物随之精准释放。
这一过程就如同给血液凝胶机器人装上了 “卫星导航系统”，研究人员可通过调节磁场参数，动态控制药物释放速率，实现靶向给药。这种基于物理场响应的智能释药策略，避免了传统化学触发剂的生物毒性，为肿瘤局部化疗提供了高时空精度的操控手段，未来有望应用于脑胶质瘤的边界浸润治疗、多病灶接力式给药等复杂医疗场景，在提升疗效的同时显著降低全身毒副作用。
