DNA機器人離我們還多遠？

金秋時節(jié)，黃浦江畔頂流匯集。10月30日至11月1日，第三屆世界頂尖科學(xué)家論壇在上海舉行，包括61位諾貝爾獎得主在內(nèi)，近140位諾貝爾獎、圖靈獎、菲爾茲獎、沃爾夫獎、拉斯克獎等全球頂尖科學(xué)獎項得主出席。

在第三屆世界頂尖科學(xué)家論壇的科學(xué)前沿話題講堂中，英國皇家工程院院士楊廣中、中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所物理生物學(xué)研究室主任、中科院院士樊春海暢想了新型醫(yī)療機器人的未來。醫(yī)療機器人是一個億元級的細分市場并被各國看好，而中國巨大的醫(yī)療機器人市場更是廣受重視。隨著世界范圍的老齡化到來和人們對健康快樂生活的追求，醫(yī)療機器人產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)點。

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未來醫(yī)療機器人長啥樣？

在醫(yī)療需求愈發(fā)龐大的當(dāng)下，醫(yī)療機器人被廣泛用于腹腔鏡手術(shù)、骨科手術(shù)等，還有一部分用于腔內(nèi)、腔外手術(shù)等。楊廣中明確地指出：“醫(yī)療機器人可以通過微創(chuàng)手術(shù)，解決我們面臨的某些根本問題。”

楊廣中揭曉了最新型機器人的特點：

首先，下一代機器人會很小，這樣就更容易進入手術(shù)部位；

其次，它們變得更敏捷了。

如何定義敏捷？我們可以想象一下，這些“代替”醫(yī)生雙手的機器人，不僅擁有靈活的“手腕”，甚至加入了更具控制能力的“肘部”，楊廣中稱之為“超靈敏儀器”。因此，它們可以在更廣的范圍內(nèi)運作。

不過，當(dāng)醫(yī)療機器人遇見人體中那些“折磨人”的通道，諸如血管、支氣管、胃腸道等，儀器制造、通行、體內(nèi)導(dǎo)航難度會更大，與之相適應(yīng)的蛇形機器人也在不斷開發(fā)和完善。

醫(yī)療機器人在成為醫(yī)生靈活的手的同時，也自覺承擔(dān)起“你是我的眼”的術(shù)中角色，這也是機器人技術(shù)未來的發(fā)展方向——

首先，它能為我們提供一致的組織探針，確保在環(huán)境組織探針運轉(zhuǎn)的環(huán)境下，獲得的圖像能夠保持一致；

其次，機器人能夠以雙波長顯微鏡的成像效果提供更多的動態(tài)信息，提供更有意義的臨床信息以協(xié)助臨床決策。

使用機器人輔助的關(guān)鍵意義在于，不僅確保了手術(shù)過程的準確性、一致性，更重要的是，能夠看到人原本看不到的深層信息。

“這些微型機器人可以與不同的微型制動器結(jié)合使用，服務(wù)于基因組槍記憶執(zhí)行程序的微型儀器。”也許在不久的將來，一些簡單的計算需求也可以融入醫(yī)療機器人的開發(fā)過程之中，“機器人的體積變得越來越小，與此同時，它們也變得越來越智能?！?/p>

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DNA納米機器人啥時出現(xiàn)？

當(dāng)我們把機器人變得越來越小，如何選擇新材料與新方法？生物混合機器人和仿生機器人的前景又如何？當(dāng)出現(xiàn)微米、納米機器人時，這些“小家伙”的合作如何展開？

科幻大師阿西莫夫在《奇異的航程》中設(shè)想，通過物質(zhì)縮小術(shù)，讓醫(yī)生乘坐潛水艇進入人體治療疾病。雖然物質(zhì)縮小術(shù)在現(xiàn)行的科學(xué)體系內(nèi)行不通，但制作DNA納米機器人，有望起到“人體醫(yī)生”的作用。

樊春海院士在演講中提到，經(jīng)過幾十年的努力，現(xiàn)在人們可以制造非常復(fù)雜的分子機器。但就細胞而言，這些基于有機分子的機器不能在溶液表面或者是人體細胞內(nèi)發(fā)揮作用。天然生物分子機器中的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)以高度保守的方式組裝和分解，運用有機合成的方式很難達到這種智能程度。

在宏觀世界里，框架結(jié)構(gòu)是最常見的材料結(jié)構(gòu)之一，而DNA框架可以通過在納米世界里建造納米結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。不同形式的DNA結(jié)構(gòu)也被稱為框架核酸，這種核酸基本上是一種人工設(shè)計的自組裝核酸結(jié)構(gòu)，它具有可編程的尺寸、形狀和機械性能。有了這些DNA框架結(jié)構(gòu)，科學(xué)家就可以在納米范圍內(nèi)精確地組織小分子，使其成為架構(gòu)納米物體的有效平臺。

更重要的一點是，和傳統(tǒng)的DNA相比起來，DNA框架可以更有效地進入細胞。綜合以上考量，應(yīng)用DNA框架結(jié)構(gòu)來制造智能納米機器人或許是一個不錯的選擇。

目前，樊春海院士研究團隊通過DNA組裝技術(shù)制造了被嵌入程序并行、深度優(yōu)先搜索程序的智能DNA導(dǎo)航器。這意味著DNA機器或DNA機器人可以在二維DNA表面工作，并具備了智能在表面上執(zhí)行詳盡的任務(wù)綁定。

樊春海院士所屬的中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所目前有兩大園區(qū)，分別坐落于嘉定和張江。該研究所以光子科學(xué)、核科學(xué)技術(shù)及相關(guān)交叉學(xué)科研究為主，同時推進科研成果產(chǎn)業(yè)化。在最新的研究中，樊春海院士研究團隊開發(fā)了對化學(xué)或生化刺激有反應(yīng)的智能DNA納米機器人。盡管機器人已經(jīng)成功地被放入微細胞和活細胞中，但它們是否能在細胞內(nèi)正常工作仍然是一個懸而未決的問題。

關(guān)于未來，樊春海院士提出了這樣的設(shè)想：“目前，擁有可用于治療的DNA納米機器人仍是一個夢想。我個人認為，總有一天我們會有基于DNA的機器、基于DNA的自組裝機器、基于DNA的納米機器人，可以用來治療人體內(nèi)的疾病，從而改變?nèi)藗儗膊∫约皩χ委煂W(xué)的看法?！?/p>

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張江發(fā)力醫(yī)療機器人

目前，根據(jù)不同用途，醫(yī)療機器人分為手術(shù)機器人、康復(fù)機器人、輔助機器人、服務(wù)機器人四類。而這四大類，在張江創(chuàng)新企業(yè)中均有所涉獵。

坐落于上海張江的鈦米機器人就是其中的代表之一。過去2年間，鈦米機器人得到了眾多國內(nèi)一線投資人的青睞，在醫(yī)療服務(wù)機器人行業(yè)中率先完成各輪融資。

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鈦米機器人主要針對醫(yī)療市場提供智能化機器人產(chǎn)品和解決方案，已累計研發(fā)十款醫(yī)療機器人產(chǎn)品，落地近百家醫(yī)院，公司研發(fā)的鈦米消毒機器人在本次疫情防控重發(fā)揮了重要的作用，一時之間成為行業(yè)關(guān)注的焦點。除了配送機器人、病房護理機器人、導(dǎo)引機器人、消毒機器人等產(chǎn)品，鈦米機器人還利用自身在手術(shù)機器人的行業(yè)優(yōu)勢在研發(fā)和應(yīng)用上著手布局。

另外一家風(fēng)頭正勁、逆勢擴張的是傅利葉智能?！澳贻p”的傅利葉成立僅滿5年，就已經(jīng)成為康復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈上游器械提供商，形成了豐富的產(chǎn)品矩陣，包括上下肢智能機器人、單關(guān)節(jié)機器人等智能康復(fù)系列產(chǎn)品。

其康復(fù)機器人已遍及全球20多個國家，進駐上千家機構(gòu)，也是國內(nèi)首個獲得全牌照（中國CFDA、美國FDA、歐盟CE、澳洲TGA、新加坡HSA）的康復(fù)機器人公司。

2020年6月，傅利葉智能宣布正式收購瑞和康醫(yī)療，將通過瑞和康醫(yī)療提供的康復(fù)醫(yī)療設(shè)備、技術(shù)運營服務(wù)及三級網(wǎng)絡(luò)的信息化服務(wù)，助力傅利葉的智能康復(fù)港在大量的基層醫(yī)院進行快速的、標準化的復(fù)制，讓更多人能夠享受到康復(fù)機器人等智能康復(fù)設(shè)備。傅利葉智能通過智能機器人直接觸達患者，切入智能康復(fù)這一千萬級的市場。

還有一家估值已經(jīng)達到225億元人民幣的微創(chuàng)醫(yī)療機器人。創(chuàng)辦6年來，微創(chuàng)醫(yī)療機器人一直專注于手術(shù)機器人的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化突破。公司經(jīng)過多年研發(fā)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)積累，已掌握手術(shù)機器人全鏈條底層技術(shù)，具備光、機、電、控、軟、算、影像等多學(xué)科集成及平臺化拓展能力，業(yè)務(wù)覆蓋腔鏡、骨科、血管介入、自然腔道、經(jīng)皮穿刺五大“黃金賽道”。

原文標題：DNA機器人離我們還有多遠？

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