科幻小说和电影中经常描绘游动纳米机器人进入人体在血液中自由穿行，执行主动靶向输运、清除有害物质、修复损坏基因、细胞手术等生物医学任务的场景，这也是科学家们一直以来的梦想。随着纳米科学与技术的快速发展，最近十多年来，科学家们运用‘自下而上’可控化学组装技术制造了各种能够将流体环境中存储的化学能或其它形式能量转化为自身机械运动的游动纳米机器人。相比依赖于布朗运动实现被动扩散的传统胶体粒子或纳米载体，这些游动纳米机器人具有额外的自推进力和自主导航能力，有望克服现有胶体粒子或纳米载体完成各种复杂生物医学的难题，将科幻小说和电影中描绘的场景转变为现实应用。然而，实现游动纳米机器人在生物医学领域的应用首先必须解决主动穿越体内各种生物屏障如血液污损、血管网络、血流、细胞膜等难题，特别是主动穿越细胞膜屏障是实现主动药物递送、基因编辑和细胞治疗等任务的关键。

游动纳米机器人可被注射进入人体血液自主运动，执行各种复杂任务，将给生物医学领域带来变革性的技术创新。然而如何主动穿越各种生物屏障，特别是细胞膜屏障，仍然是制约游动纳米机器人未来生物医学应用的巨大挑战。哈尔滨工业大学贺强教授领导的生物医用游动纳米机器人团队于VIEW发表一篇综述论文“Swimming Nanorobots for Mechanically Opening Cell Membranes”，该文章阐述了游动纳米机器人细胞膜机械穿孔技术对于实现游动纳米机器人在生物医学领域应用的重大意义，重点对游动纳米机器人主动机械打开细胞膜研究的挑战、难点和最新研究进展进行了系统介绍。通过对不同驱动方式游动纳米机器人驱动力和细胞膜穿孔临界条件进行对比讨论，指出当前游动纳米机器人的单一驱动力无法完成机械打开细胞膜的任务。综述中详细地讨论了游动纳米机器人基于自主导航和额外驱动力如何实现主动细胞膜机械穿孔。最后，通过对具有代表性的游动纳米机器人机械打开细胞膜范例以及理论模型进行分析，提出可执行细胞膜机械穿孔的游动纳米机器人的最优化设计思路，期望在降低游动纳米机器人尺寸的同时降低推进系统的复杂程度和细胞死亡率。第一作者为博士研究生王位，通讯作者为吴志光教授和贺强教授。（DOI: 10.1002/VIW.20200005）

原文链接：

https://doi.org/10.1002/VIW.20200005

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