科学家发现，自然界有很多微纳米尺度的东西能够随意遨游，比如分子马达、生物马达，还有细菌、经子等，能借助摆动过程中产生的不对称的区域流体场向前运动。基于这个原理，研究人员设计了一系列游动微纳米机器人，并引入生物医学研究领域。而早在2010年，贺强就在哈工大组建了国内首个游动纳米机器人研发团队，在他的组织下，吴志光及其同事应用化学方法，首次将原子组装成微纳米的结构，在化学场或外光、磁场下成功施行了可控游动，甚至直接被引导至目标细胞。
临床转化应用有赖于两大重要环节
“然而，这些微纳米机器人今后要想在临床中转化应用，有两个重要环节是绕不开的。”吴志光解释说，首先微纳米机器人必须能够在复杂的人体环境中运动。“一是要能主动打破细胞膜，二是要能在血液中运转起来，三是能够在眼内玻璃体和胃肠道黏液等生物流体中运动。”在逆血流游动时，流速对微纳米机器人有较大影响。研究团队发现，自然界有很多动物和微生物在流体的环境下生存，为了更好地适应流动新的环境，这些生命往往选择贴近基底运动。受此启发，贺强团队研创了两种可以沿着基底运动的游动微纳米机器人，以及一款尺寸比生物水凝胶孔径更小的机器人，后者可在眼睛玻璃体中自由穿梭，其运动方向的经确度在9平方毫米范围内，达到了目前常规的眼科要物载体无法企及的水平。
其次就是游动微纳米机器人的成像和控制问题。吴志光解释说：“纳米机器人的尺寸较小，一般比常规的成像分辨率低很多，而且和生物组织的对比度不足。”为此，研究团队通过包裹机器人，使其外观尺寸增大；同时借助动作分离方法，提取并掌控完全来自于游动微纳米机器人的动作行为，将其与生物组织进行区分，最终完成了对流动微纳米机器人的实时成像和准确草控，为游动微纳米机器人在生物医疗领域的应用奠定了坚实基础。
