用于医疗目的的微型和纳米机器人有可能冒险进入我们的身体深处修复损伤，并有选择地向需要的地方输送药物。不出所料，科学家们正试图将这种方法用于癌症治疗，针对预先确定的组织并适当释放药物，为真正实践精准医疗提供了机会……
1959年12月29日，理查德·费曼(Richard Feynman)在加州理工学院举行的美国物理学会会议上发表了一篇富有远见的演讲，题为“底部有足够的空间”，他在演讲中设想了这种小规模的操作。这标志着一个转折点，激励着科学家们继续探索纳米技术的潜力。七年后，理查德·弗莱舍(Richard Fleischer)根据类似的概念拍摄了科幻电影《神奇之旅》(Fantastic Voyage)，其中一艘潜艇的船员使用一种可以使物质小型化的技术，缩小到微观尺寸，然后冒险进入科学家的身体，修复他的大脑因血块造成的损伤。迄今为止，这些想法在很大程度上仍是一种幻想，直到现在。
目前，世界各地的工程师和科学家都在努力为不同的目的制造各种类型的纳米机器人，并且进展迅速。虽然大多数结果仍处于实验室发展阶段，但我们希望很快就能看到其中一些应用于临床环境，患者将吞食、吸入和注射这些纳米机器人，医生将使用外部引导系统将它们引导到患病区域，在那里它们可以执行独立的任务，比如感知或提供治疗，同时将对邻近健康组织的损害降到最低。在某些情况下，甚至有可能在单个细胞内引入和操作纳米机器人。
然而，制造一种不仅能在组织中导航，还能在活细胞内移动的纳米机器人并非易事。细胞内环境是一个高度异质性的空间，充满了潜在的障碍和阻碍。此前，科学家们曾试图操纵细胞内的金纳米棒，但他们从未成功地让它们以受控的方式移动。出于这个原因，我们在班加罗尔印度科学研究所的小组使用了一种不同类型的纳米机器人——称为纳米马达——来实现这一目标。事实上，在最近发表在《先进材料》杂志上的一项新研究中，我们展示了螺旋形磁性纳米马达可以在活细胞内被操纵。
为了做到这一点，我们使用了一种叫做掠角沉积(GLAD)的技术来制造这些螺旋形的纳米马达。然后，在表面沉积一层薄薄的磁性材料，使它们具有磁性活性。这些纳米马达可以通过应用由三轴亥姆霍兹线圈产生的旋转磁场来远程驱动。当施加旋转磁场时，纳米电机的磁矩矢量试图跟随磁场的方向。这使得纳米马达旋转，并且由于结构的旋转-平移耦合，它向前移动。因此，这些电机的速度和方向可以以非常高的精度进行操纵。
在目前的工作中，我们还开发了一种在细胞内控制这些纳米马达的策略。这涉及到纳米马达的运动，直到遇到障碍物，然后，通过改变旋转的感觉，我们把它稍微带回来。在此之后，电机的方向改变了大约10到15度，然后它再次向前移动到目的地。关键的是，这些纳米马达可以通过分析纳米马达的动力学来感知周围介质的粘度。纳米马达还能够以极高的速度和精度提供有效载荷。有效载荷可以通过等离子体动力学(一种特殊的光-物质相互作用)耦合纳米马达来捕获。该技术允许选择性拾取、运输、释放和定位亚微米物体，使我们能够进行靶向药物递送。简而言之，这些微小的纳米机器人有潜力成为未来医疗应用的独特工具。
虽然这些都是非常有趣的成就，但未来自主和非侵入性治疗还有许多挑战。主要的挑战是当这些纳米马达在组织深处移动时，如何成像，我们的团队已经开始开发实现这一目标的方法。一旦解决了这个问题，就有可能利用外部磁力在器官内部沿着所需的路径导航，并且利用目前的技术，我们可以通过感知局部环境将所需的药物输送到细胞内的任何特定位置。
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