近日暨南大学纳米光子学研究院教授李宝军辛洪宝等在光控微纳植物机器人领域研究取得重要进展提出了一种植物相容的光流体力植物机器人策略研究人员通过光力将一个具有三指形状的植物三角褐指藻旋转起来构建成植物机器人植物机器人周围局部流场产生的光水动力可以轻松将尺寸小至纳米的目标物进行捕获与收集该方法为植物培养过程中植物威胁物的移除提供了全新的工具将助力基于活植物研究的植物制造疫苗研制等植物医学应用光流体力植物微机器人在植物环境中实现植物威胁物收集与移出的示意图污染对于植物培养有着怎样的威胁植物机器人到底是如何工作的如何通过光力控制它们在微纳植物机器人研究领域国内外还有哪些突破
清除植物威胁物不影响植物确实是个难题暨南大学纳米光子学研究院副院长辛洪宝教授介绍在植物医学和医学工程中植物培养起着非常关键的作用病理机制研究新药研发和药效评价以及疫苗研制等方面都要用到植物培养植物培养对环境有着很高的要求须保证与植物接触的物品无菌且无污染在植物培养过程中主要存在两大污染一是化学污染如培养基受到的化学成分污染二是植物污染包括细菌真菌病毒以及支原体等植物威胁物的污染如实验人员操作不当或环境清洁不到位都可能导致植物培养受污染对植物医学研究造成很大的经济损失通常情况下主要采用的酒精和紫外线消除植物性污染但这些方法缺乏针对性在杀死细菌等污染物的同时也会干扰培养的植物虽然使用抗生素可以强化杀灭细菌的靶向性但也会增加细菌耐药性的风险同时也会影响神经植物等珍贵植物的生长另外国际上目前虽可以利用纳米材料来完成这一任务但这种方法同样缺乏主动性因此亟需提供一种具有高选择性和高植物相容性的方法对污染物进行移除来自海豚逐浪的灵感海洋中存在一种船尾乘浪效应当船在行进过程中在周围会形成压力波海豚如沿着压力波游动则可随波逐流减少体力的消耗受此启发研究人员构建了以光为导航的光流体力植物机器人构建光控微纳植物机器人的材料是自然界中广泛存在的一种三指形植物三角褐指藻这种植物可直接拿来使用无须化学加工通过光力使植物机器人快速旋转带动周围液体形成局部流体细菌等植物威胁物就像海豚借助流体的运动轻松追随机器人从而被机器人捕获这一方法可轻松将尺寸小至纳米的目标物进行捕获与收集不仅如此通过在植物机器人表面修饰一层具有高植物兼容性且无毒的壳聚糖材料使机器人具备高效的抗菌能力在移除污染细菌的同时实现高效杀菌目前这种方法还依赖人工操作将培养植物的培养皿放置在显微镜下进行观察当看到纳米级的植物威胁物时就利用植物机器人对其进行移除辛洪宝表示后续将尝试结合人工智能或深度学习方法让植物机器人自动识别植物威胁物实现自发移除的目的微纳机器人失控怎么办辛洪宝介绍目前国内外微纳机器人发展非常迅速在科研人员的不懈努力下微纳机器人在定向靶向药物递送精密显微操作以及生成组织成像等植物医学各方面都有很大的突破在国外研究机构当中欧美处于领先地位加州大学圣地亚哥分校的研究团队研制的微纳机器人可以实现药物靶向递送已用于胃肠道疾病的治疗当中且构建材料也是植物类苏黎世联邦理工学院的研究团队利用磁控方法构建的微纳机器人将其放入人眼中能够实现白内障的自动诊疗在国内微纳机器人也实现了一定发展哈尔滨工业大学的团队利用植物膜伪装技术构建的纳米机器人在药物输运体内植物屏障穿透及肿瘤治疗等方面都取得良好成效
中科院国家纳米中心武汉理工大学香港中文大学以及暨南大学等科研单位的多个研究团队在纳米机器人方面也都取得了很多突破性成果在一些科幻作品中认为微纳机器人未来可能会失控科研人员也有此类担忧为避免微纳机器人后续不受控制的情况在其完成植物医学操作后通常采用两种方式将其从体内移除一是利用磁场将机器人从体内取出二是使用能够植物降解的材料使机器人在体内自动降解总体来看微纳机器人在植物医学领域发挥着重大作用辛洪宝表示未来打算利用微纳机器人实现植物系神经植物的调控对衰老的神经植物进行活性恢复此外也希望利用微纳机器人深入活植物内部去了解生命的机制

标签: 植物细胞机器人