微纳机器人（MNR）作为能够在微观尺度执行复杂任务的智能系统，在生物医学领域，尤其是药物递送方面展现出巨大潜力。其设计核心在于材料的选择，这直接决定了MNR的推进方式、导航能力、生物相容性及治疗功能。本综述系统梳理了用于药物递送MNR的材料选择策略。
金属材料
金属因其独特的物理化学性质，如催化活性、磁响应性和光学特性，成为MNR关键的推进和结构材料。例如，铂（Pt）和金（Au）可用于催化过氧化氢（H2O2）分解产生气泡推进；铁（Fe）、镍（Ni）等磁性金属可实现外部磁场精确导航；镁（Mg）、锌（Zn）等则能通过与体液（如胃酸）反应产生自主运动。一个典型设计是金-铂双金属纳米棒，利用Pt端催化H2O2产生氧气泡获得推力。然而，金属基MNR也面临生物降解性差和潜在毒性等挑战。
非金属无机材料
二氧化硅（SiO2）、碳纳米管（CNT）等非金属无机材料常作为药物载体或结构支架。它们化学性质稳定，易于功能化。例如，以碳纳米管为核心，两端用四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒“门控”的MNR，可在特定pH下开启并释放药物。二氧化钛（TiO2）等材料还具有光催化能力，可实现光驱动推进。这类材料需与其他活性组件结合才能实现运动功能。
水凝胶
水凝胶材料以其优异的生物相容性、柔韧性和刺激响应性（如对pH、温度敏感）而备受关注。它们可作为柔软的载体，封装药物乃至细胞。例如，壳聚糖（Chitosan）或明胶甲基丙烯酰（GelMA）制备的水凝胶MNR，能在特定生理环境下（如肿瘤微酸性环境）溶胀或降解，从而实现药物的可控释放。其柔软特性也使其能设计成仿生结构，如“抓手”或“吸盘”，增强在复杂组织中的运动和附着能力。
微生物与生物分子
利用细菌、微藻、精子等活体微生物或其组分（如红细胞膜）构建的MNR，具备天生的自推进和高阶导航能力。例如，非致病性大肠杆菌（E. coli）能趋向肿瘤区域，可作为药物载体实现精准靶向；精子则因其在生殖道内的自然运动能力而被用于相关疾病治疗。此外，酶（如脲酶Urease）可用于催化体内固有燃料（如尿素）产生推进力；抗体、适配体等生物分子则可赋予MNR特异性的靶向功能。这类生物杂交系统生物安全性高，但活体材料的存活控制和免疫原性是应用难点。
材料选择 rationale 与设计策略
MNR的材料选择并非单一考量，而是围绕“推进-导航-载药-释放-生物安全”这一链条进行多功能集成。常见的策略包括构建Janus（两面）结构以实现不对称力和定向运动；将磁性组分（如Fe3O4）与催化或生物材料复合，实现“推进+导航”的协同控制；以及利用智能材料（如pH敏感聚合物）实现环境触发式的药物释放。
挑战与未来展望
尽管实验室原型层出不穷，MNR走向临床仍面临多重挑战。推进与控制：在体内复杂流体环境中实现精确导航和实时控制极为困难。生物相容性与安全性：材料的长期毒性、降解产物以及可能引发的免疫反应需彻底评估。追踪与成像：在体实时、高分辨率地追踪微米级机器人的位置仍是技术瓶颈。
未来发展方向包括：1) 发展多材料、多功能的混合系统，取长补短；2) 设计更智能的刺激响应机制，如利用疾病微环境特异性的信号（低pH、高酶活）；3) 结合先进制造技术（如3D打印）构建复杂三维结构；4) 集成人工智能（AI）路径规划和实时成像技术，提升在体操控的精准度。最终，通过精妙的材料选择和系统设计，MNR有望为精准医疗开启新纪元。
