在1966年上映的科幻电影《神奇旅程》中，外科医生被缩小为几百万分之一，乘坐微缩潜水艇进入人体内进行血管手术……半个多世纪过去了，2021年，《科学》杂志发布了全球最前沿的125个科学问题。其中，人工智能领域首当其冲的问题是：可注射的抗病纳米机器人会成为现实吗?
一个能够精准抵达病灶，并准确、持续解决疾病问题的“微型医生”，是人们长久以来孜孜以求的梦想。它也同样是哈工大(深圳)材料科学与工程学院马星教授的科学梦想。近日，在接受记者采访时，马星说：“进入人体的纳米机器人在多个方面还存在技术难题，但我的梦想，就是要研发出这样一个‘指哪打哪’的机器人。围绕大目标，有很多小问题，一个一个去攻克就好了。”
“纳米机器医生”
精准治病给药
如何精准地找到人体内疾病的罪魁祸首，这是困扰科学界的难题，马星的研究为解决这一问题提供了基本工具。据了解，马星主要从事生物医用微纳米机器的国际前沿科学研究，其开发的生物酶驱动的生物医用微纳米机器人采用了无毒性的葡萄糖、尿素等生物燃料作为能量来源，解决了传统微纳米机器人驱动燃料毒性、环境依赖等问题，为未来精准医疗主动靶向递药微纳米机器人的开发奠定了重要的技术基础。
“如果我们能够开发和制造一些非常小的机器人，让它进入人体血管后，还能按照人们的操控抵达病灶，并接受指令精准地实现药物递送，那很多医学难题就会迎刃而解。这也是我和团队最大的愿景。”马星说，如此宏大的科学目标就像金字塔，他们要做的就是从底层一点一点构建，“传统机器人可以通过机械马达来驱动，但进入人体的纳米机器人就需要化学、物理等方法提供动力。所以我们的着眼点是从材料出发，通过功能材料的设计和研发，解决机器人在人体内部持续运动的动力问题。在这个基础上，我们还要和医学影像方面的学者合作，让机器人在人体内的行走路径可以被看到。”
2016年，马星研发的酶驱动管状纳米机器首次采用了基于生物酶催化反应的无气泡推进机制，打破了“最小纳米火箭”的吉尼斯世界纪录。该火箭直径仅有220纳米，轻巧的身躯能够在水溶液中运动，也能够突破细胞膜进入细胞内部进行深层药物递送，这一前沿技术为肿瘤治疗等问题提供了新的解决思路。
马星表示，尽管人类对于“微型医生”的想象由来已久，但“理想丰满，现实骨感”，科幻电影里的场景要变成现实，还要面临很多技术挑战。“科学界公认的难点在于，微纳米机器人进入人体后，很难被看到，因为医学影像的技术目前还跟不上。另外，真实的生物环境和实验室环境区别很大。比如机器人进入血管，其实就像小船进入奔腾的黄河，想要操控它很难;想要它持续地工作更难;想要它完成工作后还被回收，则是难上加难。这不是单独某个领域的科研可以解决的，需要多个领域的合作。”
“阴差阳错”入行
“啃硬骨头”攻关
除了在精准诊疗领域具有广泛应用前景外，微纳米机器在体外诊断、医学检测、环境监测、污水治理等方面都大有可为。那么，马星为何会选择这一领域作为研究方向呢?“与其说是我‘选择’了这个领域，不如说是‘阴差阳错’入了行，”马星笑着说。
“在选择博士后导师的时候，我看到一个课题组在全球招聘，就投了简历。结果到了那里，我才了解原来有微纳米机器人这个领域。而我的博士后导师，其实也是刚刚从传统的科研领域转到微纳米机器人研究。”就这样，马星经历了从材料到生物材料，到生物纳米材料，再到微纳米机器人的科研转型之路，更要面临在一个全新领域“摸着石头过河”的茫然。“刚开始，的确经历了一段不适应的痛苦，很多东西我都要从头学起。”马星说，最难忘的就是那一年的假期，别人都在过节，他埋头在相关领域的文献里，“把能找到的相关论文都读了一遍。”
从两眼一抹黑到豁然开朗，马星感觉自己仿佛打开了一扇新世界的大门，“摸索的过程很辛苦，但我也开始坚信，这个领域是非常有意思也有意义的。我们做科学研究，要把眼光放得长远一点。当下最热门的领域可能很快就将成为夕阳，要做就做10年、20年后依然大有前途的研究!”
马星说，科研就是一个不断挑战自己的过程。“我的心态比较好，碰到不好啃的‘骨头’，我不会硬要把牙崩掉。但一天啃一点，早晚能啃下来。”
在德国学成后，马星毅然回国，选择加盟哈工大(深圳)。谈及选择深圳的理由，马星说：“深圳的人才政策很好，城市氛围也很开放包容，任何地方的人在这里都能很好地融入。来深圳后，我深刻感受到了深圳对于科研的重视，也感受到了青年科学家们你追我赶的氛围。我相信假以时日，深圳的科研水平一定能够再上一个台阶。”
深圳吸引马星的另一个原因，是这里有着蓬勃的生物医药产业，为他的科研成果提供了“走出实验室”的机会。“我非常喜欢跟产业界、医学界的朋友交流，要一直了解市场、临床上需要什么，我们才能避免闭门造车。”马星说。
