20 世纪 60 年代，科幻片《神奇旅程》（Fantastic Voyage）第一次向人们描绘了这样的场景：利用微缩科技进入人体内部修复受损的细胞。随着科技的发展，该影片里的很多猜想现在都已实现。

　　纳米医疗技术专家、苏黎世联邦理工学院助理教授 Simone Schuerle 就曾发明过一种由 3D 打印而成的、可受外部磁场操控的微型机器人。这种机器人能够向肿瘤等病变组织输送纳米颗粒药物，实现更精准的靶向给药。

　　这种技术到底有什么神奇之处？它又会如何改变我们的生活？在全球新兴科技峰会的讲台上，Schuerle 现身说法，分享了自己和她所带领的团队在这个领域取得的最新成果，并展望了纳米医疗技术光明的未来。

　　图|苏黎世联邦理工学院助理教授 Simone Schuerle（来源：EmTech China）

　　对于精准医学来说，如今是一个令人兴奋的时代。科学家们希望可以用新的技术，来预测病人的发病时间，并且为他们提供相应的干预，而这正是纳米医疗技术的核心。

　　纳米医疗技术的尺度非常小。DNA 的宽度大约是 2 纳米，而一些纳米医疗工具的大小比 DNA 还要小。在这样微小的尺度下，很多基础的物理性质都和我们所熟悉的不一样。以一块金子举例，我们所熟悉的金子的颜色，是金灿灿会反光的，然而，纳米尺度的金离子却可以呈现出五彩缤纷的不同颜色。这意味着，用于医疗的纳米机器人和常规的机器人很不一样。

　　Schuerle 表示，纳米医疗机器人的输入端是人体和一些外在的信号，经过处理之后，会生成相应的输出。举例来说，在输入端，能够控制和驱动纳米机器人的有磁场、超声波、温度、光感等等；而输出的信息则可以是 pH 值的变化、生物标记物的释放，甚至是微型气泡等可以用来表征疾病的信号。通过处理之后，我们就可以获得诊断信息，甚至还可以把纳米机器人作为一个医疗工具，来进行癌症的诊断和更好的治疗。

　　图|纳米医疗机器人的输入、处理和输出过程。（来源：Simone Schuerle）

　　因此，纳米医疗技术是一个交叉融合的学科。它需要化学、生物学、医药、计算机科学、物理学等许多领域的通力合作，Schuerle 把这种合作叫做科学的整合。

　　在癌症治疗领域，纳米机器人可以更加有效地把治疗方法精准地实施在癌细胞上。 

　　比如说，有一个病人可能患了癌症。通常，医生会取一个活体切片，然后对一些特定的酶进行化验，来判断罹患癌症的风险到底有多少。

　　对酶进行测量的方式，是利用一些传感器。当这些传感器碰到酶的时候，会释放出一些标记物，然后这些标记物是可以被探测到的。然而，酶存在于人体内的很多地方，使得这种测量的噪音非常大。Schuerle 研发出了一种纳米外壳，可以很好地保护好纳米传感器，把它们精准地送到癌症的病灶。之后，利用磁场的发热现象，激活并打开这些纳米外壳。产生的标记物可以通过尿液排出，然后我们就可以进行检测。

　　图|纳米外壳可以保护纳米传感器，把它精准地送达病灶。（来源：Simone Schuerle）

　　另一方面，在传统的给药方法中，只有约 1% 的药物是真正能够在病灶上起效的。因此，Schuerle 希望可以利用磁控技术，把微型胶囊更好地送到病灶上。然而，由于胶囊的尺度实在是太小了，它在血液、组织里穿行的阻力非常大。阻力的大小与表面积的大小有关，一个 1 立方米的正方体，它在表面积是 6 平方米。但如果把这个正方体切成无数个大小只有 1 立方纳米的小正方体，那么总表面积会是之前的 10 亿倍。由于大小的限制，穿过人的组织去做磁力控制非常难。

　　Schuerle 利用仿生学，发明了一种特殊的螺旋结构纳米医疗机器人。它通过 3D 打印制造出来特殊结构，模拟的是大肠杆菌鞭毛的形态。这种特殊形状的纳米机器人，就可通过磁力的控制，实现在血液和组织里自由地移动。