近日，國際生物與物理交叉學(xué)科權(quán)威期刊Biophysical Journal刊登了題為Evaluation of Cell’s Passability in the ECM Network的研究論文，報(bào)道廣東省科學(xué)院智能制造所機(jī)器人技術(shù)團(tuán)隊(duì)在靶向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃方面取得的重要進(jìn)展。該研究成果可降低靶向機(jī)器人在人體中運(yùn)動(dòng)的能量消耗，從而提升靶向機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用場景中的工作效率，幫助靶向機(jī)器人進(jìn)入人體精準(zhǔn)到達(dá)指定位置，實(shí)施細(xì)胞層次的治療，在未來癌癥治療中將發(fā)揮極其重要的作用。 

　　靶向機(jī)器人在ECM中遷移示意圖 

　　細(xì)胞外基質(zhì)是靶向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主要場所之一，主要由肌動(dòng)蛋白組成，成纖維網(wǎng)絡(luò)狀，對靶向機(jī)器人起到支撐等作用，其孔洞半徑一般數(shù)倍小于靶向機(jī)器人。靶向機(jī)器人向目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)須“擠開”部分膠原蛋白纖維，“擠開”纖維的行為伴隨能量消耗。網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)使細(xì)胞外基質(zhì)擁有眾多孔洞，因此機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可能路徑非常多。如何能在眾多可能的路徑中尋找一條能量消耗最低的優(yōu)質(zhì)運(yùn)動(dòng)路徑，是靶向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃的關(guān)鍵問題。為此，團(tuán)隊(duì)成員利用數(shù)值模型提出了一種評估機(jī)器人“擠開”周圍纖維所需能量的方法，同時(shí)提出一種以平均孔徑最大為原則規(guī)劃機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路線的方案。對比規(guī)劃出的優(yōu)質(zhì)路徑和長度最短的直線路徑發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)路徑在大多情況下可降低機(jī)器人的能量消耗。這說明運(yùn)動(dòng)規(guī)劃對靶向機(jī)器人是有效且有意義的。 

　　本項(xiàng)研究工作得到了國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金、青年基金，以及廣州市基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金的資助。 

　　論文鏈接：https://www.cell.com/biophysj/fulltext/S0006-3495(20)30599-3 

　　（省科學(xué)院智能制造所機(jī)器人技術(shù)團(tuán)隊(duì) 張泳柔/撰稿）