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加华裔科学家开发微型机器人细胞手术新技术

时间:2015-09-28 14:35 来源:科技日报 作者:科技日报 点击:
包含在成人手掌般大小设备内的微机器人,能够抓取单个健康精子并将之注入卵子,所有这一切只需点几下鼠标即可轻松完成。

  15年前,达芬奇机器人手术系统的诞生曾震惊整个医疗界。现如今,加拿大多伦多大学孙钰教授正在把机器人手术推进到全新的细胞水平。

  达芬奇系统,医疗机器人领域的成功范例

  这项可在微观水平执行的微型机器人细胞手术新技术由孙钰所在的先进微纳系统实验室开发,而该实验室是孙钰2004年进入多伦多大学机械和工业工程系时创立的。孙教授曾多次荣获多伦多大学干诺道创新奖(2011年—2014年),并于2014年成功当选加拿大工程院院士,他目前还是加拿大微纳工程系统领域的研究主席。

  孙钰说,在医疗机器人领域,迄今成功的例子就是达芬奇机器人系统。其成功之处不仅在于学术成果,还在于其对社会产生的重大影响。

  作为被世界各地医院采用的一项主流技术,达芬奇系统允许外科医生通过监视三维虚拟现实环境,更直观地操作手术进程。达芬奇系统给孙教授在微型机器人细胞手术领域的工作赋予了灵感,孙钰希望其正开发的新技术也能带来类似的社会影响力。

  技术有新旧,新技术比旧技术有更多优势

  孙钰表示,技术有高低新旧,或许都能获得良好的手术效果,但新技术无疑会使手术过程更高效,速度更快,对患者的侵入性也较小。

  新系统的潜在应用之一是肿瘤细胞的微活检。孙钰团队开发的一个可安装在机器人手术系统上的小爪,能抓住单个或少量的细胞用以活检。这种方法的优势在于对患者造成入侵和创伤较小,而且跟目前普遍使用的活检方法一样不会对肿瘤细胞造成破坏。

  另一个应用前景则在于体外受精。体外受精技术由诺贝尔奖获得者罗伯特·爱德华兹于上世纪70年代发明,并创建了全球首个试管婴儿。孙钰实验室正在努力开发新的机器人技术以改进精子的选择和注入过程。

  当前的手工过程需要高技能胚胎学家将单个精子收集到一根针中,并将其注入卵子。精子尾端宽度仅为约1微米,而人类头发的宽度约为80微米。因此手工方法对胚胎学家的灵活性要求极高。

  相比之下,孙教授的机器人注入系统则要精确和有效得多。包含在成人手掌般大小设备内的微机器人,能够抓取单个健康精子并将之注入卵子,所有这一切只需点几下鼠标即可轻松完成。

  孙钰开发的这个新系统曾在2012年进行过首次小规模人体试验,当时卵子已成功受精,可惜的是患者终流产了。目前,孙教授正在筹措资金,并争取在今年到位,以便对技术进行进一步改进并开展大规模人体试验。

  孙钰说,体外受精机器人系统拥有与其他机器人系统一样的固有优势:更为精确和高效,降低人力技能需求。据世界卫生组织统计,全球6对夫妇中就有1对不能正常生育。此外,治疗不孕症的专业人士数量也极为短缺。体外受精是需要机器人和自动化技术的领域之一,新技术应用带来的社会效益将会非常明显。

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