潛心研究創造微納米機器人
—— 記北京航天航空大學“卓百”副教授、博士生導師馮林

◎ 文/曹 莉

在科學技術飛速發展的今天，你看過制造用肉眼都看不見的、體積小到只有頭發絲直徑1/10 的飛船嗎？

北京航空航天大學機械學院和仿生與微納系統研究所的馮林老師擔任著微納米機器人這一課題研究組的組長，并長期致力于這一研究工作。在馮林老師的教學與科研工作中，一個“微”字十分突出。他的主要研究工作圍繞著“微”字進行，在場控微納操作和微納機器人方向上成績斐然。

據介紹，向體內注射微型/納米機器人以殺死腫瘤是醫學納米技術的終極目標之一。然而，將目前基于3d 打印生物相容性材料的微/納米機器人直接注射到血管中進行靶向治療通常是困難的，而錯誤的靶向可能會導致嚴重的副作用，如血塊、氧化應激或炎癥。巨噬細胞對腫瘤的天然親和力，以及對腫瘤的天然吞噬和侵襲能力，使巨噬細胞成為靶向治療腫瘤的優秀藥物輸送載體。因此，馮林老師課題組提出一種基于巨噬細胞藥物載體的磁控細胞機器人(Magnetically Controlled Cellrobot，MCR)。在這里，活的巨噬細胞通過內吞裝載阿霉素(DOX)和吲哚菁綠(ICG)的特殊設計的磁性納米顆粒轉化為MCR。在此基礎上，利用外部磁場，MCRs 可以通過血管進入難以進入器官的腫瘤，并通過血管的變形進入腫瘤內部。通過MCR 的級聯藥物釋放，可以在小鼠體內靶向殺死腫瘤，而對周圍正常組織的影響極小。將精確的藥物劑量注入自然細胞(如巨噬細胞)，并將各種功能成分加載到MCR 中，為提供精確的靶向治療提供了一種非常有效的方法。

談到微納米機器人，馮林老師自信地打開了話匣子。他說：“微納米機器人以其體積小、可控性強、簇作用強、穿透性強等突出特點，在醫學、環境、工程、能源等領域受到廣泛關注。但在如何實現精準化控制、靶向體內給藥和細胞微手術操作仍具有不可逾越的挑戰。”他帶領課題組日夜攻關，提出了多種基于物理場(磁場、聲場和光場)驅動的微納操作和微納機器人；研究內容涉及微電子技術、微納加工技術、生物、物理、化學、機械、自動化等多個學科；首次創新性的提出了基于活細胞（巨噬細胞）為載體的微納米機器人，可以很好地避開免疫排異反應，并精準地到達腫瘤區域完成腫瘤的殺傷。

馮林老師在微納米機器人領域耕耘了將近20 年。他用自己的智慧和研究成果，系統撰寫了我國第一部關于微納米機器人的教科書《微納米機器人概論》。該書的出版為有志于從事微納米機器人相關領域研究的科研工作者提供了很好的支撐。他曾9次獲得IEEE 機械工程領域最佳論文獎等；多次帶領本科生獲得馮如杯、挑戰杯、大學生創新創業大賽等各種獎項；2021 年帶領本科生以“磁控膠囊機器人”項目獲得“互聯網+”創新創業大賽1085 個參賽項目中獲得本科生創意組全國第五名、首都挑戰杯特等獎、“馮如杯”一等獎；發表論文100 余篇，其中SCI 50 余篇、EI 收錄50 余篇；2011 年獲得日本機械工程學會“優秀年輕學者”，2019年“北京市科技新星”；擔任IEEE國際微納米機器人技術委員會委員等，兼任中國機械工程學會生物制造分會組織委員會副主任委員等。

馮林老師潛心創造了微納米機器人，推進了微納米技術在機器人領域的高效運用，開拓了該方向研究思路，其研究成果無疑是造福人類的一大福音。