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综述：无束缚微型机器人用于微创血栓治疗：从实验室到临床试验

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这篇综述系统探讨了无束缚微型机器人（MRs）在血栓治疗中的前沿进展，涵盖设计原理（如磁驱动、声驱动）、3D血管导航策略（如磁控螺旋机器人）及临床转化挑战（如生物安全性、成像引导）。重点分析了MRs通过机械消融（mechanical ablation）、化学溶栓（tPA载药）及协同作用（chemo-mechanical lysis）实现高效再通，为缺血性卒中（AIS）、心肌梗死等血管阻塞疾病提供微创解决方案。

无束缚微型机器人在血栓治疗中的革命性突破

引言
血栓形成是导致缺血性卒中（AIS）、心肌梗死等致命疾病的核心病理机制。传统治疗方法如血管内取栓术（EVT）和静脉溶栓（tPA）存在时间窗窄、出血风险高、器械难以到达远端血管等局限。近年来，无束缚微型机器人（MRs）凭借其微创性、精准靶向和可控运动能力，成为突破这些瓶颈的新兴技术。

血栓病理与血管环境
血栓形成受内皮损伤、血流异常和高凝状态三因素驱动。脑部血管的复杂分支（如M3/M4段直径仅1-1.5 mm）和高剪切力（>1,000 dyne/cm²）对MRs的设计提出严峻挑战。例如，磁性Fe₃O₄纳米机器人需在血流速度达400 mm/s的动脉中保持稳定导航，而仿白细胞设计的微滚轮可沿血管壁低阻力区域运动。

MRs的设计原则

1. 长距离递送：导管辅助注射比静脉注射更精准，可快速将MRs输送至血栓邻近部位（如从股动脉到脑部）。
2. 驱动方式：磁驱动（旋转螺旋结构产生推力）、声驱动（气泡空化效应）和光驱动（近红外热泳）各具优势，其中磁驱动因深组织穿透性和临床兼容性成为主流。
3. 成像追踪：荧光成像（FI）和超声（US）适用于浅表血管，而X射线透视（fluoroscopy）能实时引导颅内MRs导航。例如，tPA修饰的纳米机器人群在兔模型中通过透视实现亚毫米级定位。
4. 生物安全性：采用聚乙二醇（PEG）涂层减少蛋白吸附，或通过磁性支架主动回收非降解组件，避免长期滞留风险。

实验室研究进展

• 毫米级机器人：螺旋结构磁驱动机器人通过旋转摩擦实现机械消融（12.3 mm³/min清除率），结合tPA载药可提升效率3倍。
• 微纳米级机器人：血小板膜伪装的纳米机器人通过cRGD靶向血栓，近红外触发双药（尿激酶+肝素）序贯释放，溶栓效率提升70%。
• 集群效应：磁场诱导的纳米机器人群通过流体对流增强tPA扩散，在兔颈动脉模型中2小时内实现再通。

临床转化挑战
Creighton团队首次将磁性纳米颗粒（MNs）与tPA联用于7例AIS患者，通过磁增强扩散（MED）设备实现100%再通。然而，大规模试验仍需验证长期安全性。未来需优化MRs的规模化生产、与现有手术流程整合（如导管球囊辅助血流控制），并开发AI算法辅助自主导航。

结论与展望
MRs在血栓治疗中展现出从“科幻”到现实的跨越潜力，但临床落地仍需解决三大核心问题：复杂血管环境下的精准导航、治疗效率与安全性的平衡，以及术后机器人回收策略。通过多学科交叉（如材料科学、影像学、临床医学），MRs有望成为下一代微创血管介入治疗的标杆技术。

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