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克日，，，，，，，我院俞江帆教授团队在 Science 子刊 Science Advances 揭晓题为“Microrobotic swarms for selective embolization”的文章。。。。。

克日，，，，，，，我院俞江帆教授团队在 Science 子刊 Science Advances 揭晓题为“Microrobotic swarms for selective embolization”的文章。。。。。

该事情研发了一种微米机械人集群的驱动战略，，，，，，，从而实现了高选择性定域栓塞，，，，，，，可以为种种脏器的原发癌提供潜在的治疗计划，，，，，，，减轻现在被动的、非选择性栓塞手艺引起的并发症。。。。。

研究配景

受自然群体集群智慧的启发，，，，，，，微米机械人可形成微米机械人集群，，，，，，，用于靶向药物运送、增强成像和热疗。。。。。这项事情旨在研发用于栓塞治疗的微米机械人集群。。。。。栓塞治疗是一种用于阻断血管血流，，，，，，，以治疗肿瘤、瘘管和动态脉畸形的临床手艺。。。。。这项事情通过控制磁性颗粒集群的运动与群集实现选择性区域栓塞，，，，，，，以镌汰现有栓塞手艺的并发症危害。。。。。本文推出了一个剖析模子，，，，，，，形貌了流体粘度、流速、分支角、磁场强度和集群完整性之间的关系，，，，，，，并在此基础上开发了一种驱动战略，，，，，，，在流体动态条件下坚持了目的区域内的集群完整性，，，，，，，从而实现高选择性的精准定域栓塞。。。。。本文在微流道、离体组织和体内实验（猪肾脏）中验证了所提出战略的有用性。。。。。

研究要领

作者提出了一种基于微米机械人集群的选择性区域栓塞战略（图1A）。。。。。该战略使用小于毛细血管直径的微米磁性颗粒，，，，，，，并且该颗粒通过外貌功效化载有凝血酶作为栓塞介质，，，，，，，以增进血栓的形成。。。。。为了精准的控制栓塞规模以抵达局部栓塞，，，，，，，阻止栓塞康健的血管分支，，，，，，，本文作者研发了奇异的集群驱动要领，，，，，，，能够维持在指定区域内的微米机械人集群的完整性，，，，，，，指定区域外部则无法形成集群。。。。。因此，，，，，，，指定区域内部的血管将被区域性栓塞。。。。。

图1. 基于微米机械人集群的选择性区域栓塞战略和在流动情形下的集群完整性剖析

在流动情形中，，，，，，，微米机械人集群受到流体的影响，，，，，，，导致集群容易在血管分支处瓦解。。。。。作者针对此情形推出了一个剖析模子，，，，，，，形貌了流体粘度、流速、分支角、磁场强度和集群完整性之间的关系（图1B），，，，，，，并举行了实验验证（图2）。。。。。实验效果证实可以通过调控磁场强度来控制磁性微米机械人集群在血管分支处的完整性。。。。。作者剖析了磁性集群在流动和血管分支情形下的完整性（图1B），，，，，，，并推导出对应的数学模子并举行了实验验证（图2）。。。。。

图2. 在流动情形下微米机械人集群完整性的实验验证

为了实现精准定域栓塞，，，，，，，作者基于已获得的数学模子，，，，，，，设计有用的磁性微米机械人集群的驱动方法（图3）。。。。。此驱动方法通过控制线圈系统中电流的搭配和时间漫衍（图3A），，，，，，，从而在目的区域内（图3A的黑圈）天生强磁场维持集群的完整性，，，，，，，反之在指定区域外，，，，，，，磁场缺乏以维持集群稳固，，，，，，，集群会被流体瓦解（图3C，，，，，，，D）。。。。。

图3. 在流动条件下坚持目的区域内集群完整性的驱动战略和实验验证

作者团结该驱动方法和凝血酶修饰的磁性微米颗粒，，，，，，，依次在微流道、离体猪大网膜和体内猪肾脏举行选择性区域栓塞。。。。。在微流道情形中，，，，，，，作者较量三种栓塞要领，，，，，，，其中包括（一）凝血酶溶液、不加磁。。。。。；；；；；；（二）凝血酶修饰磁性颗粒、施加匀称旋转磁场驱动；；；；；；；（三）凝血酶修饰磁性颗粒、上述所提出的驱动磁场。。。。。实验效果显示仅有要领三可以告竣目的区域内的微流道闭塞，，，，，，，要领（一）和（二）都导致了指定区域以外的微流道闭塞（图4E）。。。。。电镜图显示导致闭塞的凝块由微米颗粒集群、血红细胞和纤维卵白组成（图4B）。。。。。

图4. 微流道栓塞的实验效果

作者接着在离体猪大网膜和体内猪肾脏验证了微米机械人集群举行局部栓塞的有用性（图5）。。。。。离体实验效果显示仅在目的区域内的血管被阻断，，，，，，，其他部分的血管网坚持正常流动（图5C）。。。。。猪活体实验效果显示：使用凝血酶溶液会导致非靶向微流道闭塞（图5E第一组）。。。。。相反的，，，，，，，适量的凝血酶修饰的磁性颗粒在没有磁场驱动的情形下没有造成血管闭塞（图5E第二组）。。。。。该凝血酶修饰的磁性颗粒在本研究所推出的驱动方法下，，，，，，，可实现精准的局部定域栓塞（图5E第三和第四组）。。。。。

图5. 离体组织和体内猪肾脏栓塞的实验效果。。。。。图C的黑圈和图E的黄圈体现实验中设定的栓塞区域。。。。。被阻断的血管因没有造影剂通过在血管造影DSA检查下不展现。。。。。

研究结论

本文研发了一种微米机械人集群的驱动战略，，，，，，，从而实现了高选择性定域栓塞。。。。。本文中所提出的、基于微米机械人的栓塞战略可以为种种脏器的原发癌提供潜在的治疗计划，，，，，，，以减轻由现在的被动的、非选择性栓塞手艺引起的并发症。。。。。

作者简介

本文配合通讯作者为我院项目认真人俞江帆教授。。。。。

俞江帆教授是香港中文大学（深圳）助理教授、香港中文大学（深圳）校长青年学者、优德官网（优德官网）院级项目认真人。。。。。他入选了2021年国家外洋高条理青年人才项目（外洋），，，，，，，并担当中国微纳手艺学会微纳米机械人分会理事。。。。。俞教授在2018年获得香港中文大学博士学位，，，，，，，先后在香港中文大学（2018-2019）和多伦多大学（2019-2020）作为博士后举行研究事情。。。。。

俞教授的研究主要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，，，，，，包括其质料设计、基础理论建模、优化驱动控制、及对口生物医学应用。。。。。俞教授至今揭晓了凌驾35篇顶级期刊及聚会文章，，，，，，，包括 Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech、和 ACS Nano 等。。。。。他的数篇期刊论文被 ESI 收录为高引用论文，，，，，，，并被 Science、Nature、CNN 等国际机构报导。。。。。俞教授获得了多个有影响力的奖项，，，，，，，包括吴文俊人工智能科技奖自然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人 AI 青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications 评选的物理学50强文章（2018）、T-Mech 最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。。。。。他担当 IEEE RA-L 的副编辑、Frontiers in Robotics and AI 的客座编辑，，，，，，，International Conference on Ubiquitous Robots 2019、2021、2022的副编辑，，，，，，，以及多个顶级期刊和聚会的审稿人。。。。。

俞教授的课题组为隶属于属于香港中??学（深圳）理?学院的智能微纳机械人实验室，，，，，，，是一个多学科高度融会的平台，，，，，，，不但需要研究质料科学、物理学、生物学等基础科学，，，，，，，更关注并致力于研究小标准机械人学、AI 战略框架、控制理论和生物医疗等应用科学。。。。。实验室将研发具有立异质料、差别结构、优化组装模式、新型集群行为和多样功效性的微纳米机械人，，，，，，，推进其在药物递送、癌症治疗、疾病诊断和微纳标准物理学领域的应用。。。。。实验室致力于研发具有天下尖端水平的微纳米机械人，，，，，，，并解决和人类生涯、康健息息相关的真正问题。。。。。

本文第一作者为香港中文大学（深圳）会见博士生刘俊辉。。。。。

刘俊辉，，，，，，，本科结业于香港都会大学，，，，，，，现于多伦多大学孙钰教授团队攻读博士学位。。。。。2021年起，，，，，，，作为会见学生在香港中文大学（深圳）理工学院俞江帆教授团队举行全职研究。。。。。主要研究偏向为微纳米机械人的结构设计、事情机理、驱动模式以及基于微纳米机械人的生物医疗手艺。。。。。

期刊先容

Science Advances 是美国科学增进协会（AAAS）的多学科期刊，，，，，，，是 Science 子刊。。。。。在险些所有科学领域揭晓有天下级影响力的研究论文和谈论。。。。。Science Advances 通过扩展 Science 杂志的能力来支持 AAAS 的使命，，，，，，，以识别和增进科学和工程在普遍领域的重大希望。。。。。Science Advances 最新影响因子为14.972，，，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。

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