微纳米机器人群由大量微小单元组成，凭借集体主动递送能力、增强的成像对比度和环境适应能力，在生物医学领域展现出巨大潜力。但受限于现有成像方式的视野、时空分辨率等，其在体内的实时成像与追踪一直是难题。本文提出一种利用激光散斑对比成像（LSCI）的策略，实现了微群在静止和流动血液环境中的实时追踪与导航。LSCI 具有全视野、高时空分辨率和无创的特点，通过分析灌注单元（PU）分布可量化微群引发的动态对流变化，为研究微群行为及与血液环境的相互作用提供了新方法，且在体内实现了微群的实时追踪与递送，为血管系统中微群的主动递送开辟了新路径。

该研究由 Qinglong Wang、Qianqian Wang、Zhipeng Ning、KAI Fung Chan、Jialin Jiang 等学者合作完成，相关成果以《Tracking and navigation of a microswarm under laser speckle contrast imaging for targeted delivery》为题发表在《Science Robotics》期刊。

重要发现
01LSCI成像机制与微集群行为量化
微集群由磁性纳米粒子在旋转磁场下自组装形成。
其核心突破在于：
LSCI通过捕捉红细胞（RBCs）运动引起的散斑对比变化，间接可视化微集群。当微集群旋转时，其诱导的流体扰动改变RBCs运动轨迹，进而影响散斑强度标准差（σ）与均值（I）的比值（即散斑对比度K），最终转化为PU值（PU=1/K²）。

关键实验：
PU量化调控：输入频率从1Hz升至7Hz时，PU值从40增至115，证明微集群可通过频率调节局部血流动力学。
穿透深度优势：在3.5mm血深下仍可成像，优于传统光学成像（＜1mm）。

02 血管环境中的实时导航
在硅胶管（模拟血管）中，微集群在血流速度高达110mm/s时仍可稳定锚定。

LSCI以毫秒级延迟提供全视野成像：
静态血液：微集群成像面积随纳米粒子剂量增加而扩大（20μg→200μg时面积扩大2倍）。
流动血液：通过调整磁场角度（45°-75°）优化成像对比度，实现上下游双向运动。
递送效率：在55mm/s流速下，下游递送率达61.7%，上游达60%，为血栓靶向治疗奠定基础。

03 活体验证与临床转化潜力
在 大鼠股静脉模型 中，LSCI成功追踪微集群的16.8mm长程运动，回收率达85%。研究进一步在 人胎盘血管模型 （模拟脑血管分支）完成5轮次、总长400mm的导航，验证技术鲁棒性。

创新与亮点
01突破难题：成像技术瓶颈 
传统成像面临三重矛盾：高分辨率（超声）但穿透浅、深穿透（MRI）但延迟高、无辐射但视野窄（荧光）。

本研究通过LSCI融合三大优势：
全视野实时成像：42mm×42mm视野，毫秒级反馈速度；
无创无标记：无需纳米粒子修饰，直接利用血液动力学信号；
深度适用性：支持3.5mm血深及组织穿透。

02 技术创新：环境自适应导航
微集群通过 PU分布分析 实现环境交互量化，例如：
频率调控增强局部对流，提升药物释放效率；
角度优化（45°-75°）抵抗高血流剪切力。
技术价值 ：为血管内溶栓、肿瘤靶向治疗提供可控递送平台。

03 临床价值：高效安全递送
精准回收 ：活体递送回收率＞85%，降低脱靶风险。
长时追踪 ：35分钟连续监测，避免辐射暴露。
多场景适配 ：成功验证于静态/流动血液、人工血管、胎盘及活体模型。

总结与展望
本研究开创性地将LSCI技术与磁性微集群结合，实现了血管内微机器人的实时追踪与精准递送。其核心价值在于突破传统成像限制，通过血流动力学量化（PU分析）与环境自适应控制，为血栓清除、肿瘤治疗等血管介入场景提供了无辐射、高分辨率的新工具。未来工作需进一步优化深血管成像（如颅内动脉）及大型动物模型适配，推动微纳机器人向临床转化。随着激光探头与机器人控制的集成，LSCI有望成为血管内精准医疗的"导航仪"，重塑药物递送技术格局。

论文信息
声明：本文仅用作学术目的。
Wang Q, Wang Q, Ning Z, Chan KF, Jiang J, Wang Y, Su L, Jiang S, Wang B, Ip BYM, Ko H, Leung TWH, Chiu PWY, Yu SCH, Zhang L. Tracking and navigation of a microswarm under laser speckle contrast imaging for targeted delivery. Sci Robot. 2024 Feb 21;9(87):eadh1978.

DOI:10.1126/scirobotics.adh1978.