随着工业化进程加快，环境污染和细菌感染问题日益突出，尤其是化学污染物、致病细菌及其形成的生物膜，对公共健康和生态环境构成严重威胁。传统的处理技术往往存在效率低下、选择性差及难以精准定位的问题，亟需智能化、高效的创新方案。在此背景下，纳米机器人技术成为科研热点，其微小体积和多功能整合能力为环境与生物医药领域带来前所未有的机遇。近日，香港浸会大学（HKBU）牵头，与中国科学技术大学、合肥工业大学及安徽医科大学附属医院等多家机构合作，共同开发出一种融合银金属纳米棒和金纳米棒的多功能纳米机器人。该纳米机器人不仅具备催化降解有机污染物的能力，同时能够精准应对细菌并清除其生物膜，为污水管理、抗菌治疗及生物医学应用带来革新性的解决方案。该项目成果已发表在国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》上，获得业内广泛关注。
该纳米机器人采用空心球形结构设计，核心由铁氧体组成，赋予其磁性，使得纳米机器人可借助外加磁场精准操控，沿预设路径灵活移动，实现空间定位和定点作业。中间层巧妙结合了银与金的双金属纳米棒，这些材料不仅具备优异的催化性能，还能产生强烈的抗菌效果，有效抑制细菌增殖和破坏其正常功能。外层涂覆了生物相容性极佳的聚多巴胺，既保护内部核心免受外界环境侵害，又稳定整体结构，同时拥有良好的功能化潜力以携带或释放药物。值得一提的是，其内部大腔体和多孔结构为纳米机器人提供了独特的药物载体功能，使其未来能够实现精准药物递送，打开更多应用场景。为了验证纳米机器人在污染物降解方面的实际效能，研究团队利用模拟微型废水池进行测试。在磁场驱动下，纳米机器人能够精准前往污染物集中的区域停留，并成功实现包括4-硝基酚和亚甲基蓝等常见工业染料和有机污染物的显著降解。
这些成果表明该纳米机器人不仅拥有良好催化活性，还能通过磁控技术实现精准操控，在复杂环境中展现强大的适应性和执行力。在抗菌性能方面，研究团队将纳米机器人负载锌酞菁，并结合近红外激光和氙灯照射，协同配合磁场控制展开多维度实验。结果显示，在三者联合作用下，纳米机器人对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑制率高达99.99%，极大提升了细菌灭活效率。此外，该纳米机器人在清除细菌生物膜方面表现抢眼。生物膜因其复杂结构和高度保护性，一直是医疗设备如导管等内腔阻塞和感染的难题。研究中，纳米机器人被引入培养皿及U型管道生物膜模型，通过磁场和光照相结合的方式，有效破坏并清除生物膜结构，显著降低细菌存活率。
这一突破为解决临床上生物膜相关感染问题提供了科学依据和技术支持。香港浸会大学化学系副教授梁参辉教授表示，纳米机器人集成了精确催化能力、高效杀菌性能及有效生物膜清除功能，结合磁控移动的灵活性，使得污染治理和抗菌治疗能够以更精准、可控、有效的方式开展。其多功能设计不仅展现了纳米机器人技术的巨大潜力，更为污水处理和生物医学领域带来了颠覆性创新。展望未来，随着纳米技术、材料科学及光电技术的不断融合与突破，这类多功能纳米机器人有望在临床治疗、环境修复及智能制造等多领域得到广泛应用。通过精准导航和多模式激活，能够实现智能化、定制化的治疗与处理，降低对环境的二次污染及副作用，提高整体资源利用效率。此外，通过优化制备工艺及材料选取，还能进一步提升纳米机器人的稳定性、生物相容性和安全性，为其规模化推广打下坚实基础。
纳米机器人作为新时代的科技先锋，已逐步进入实际应用前沿，其在提升公共健康水平、促进可持续发展方面的贡献不可估量。香港浸会大学与多领域科研机构的跨界合作，充分体现了科技创新的集体智慧和力量，有望开创更智能环保和医疗解决方案，推动人类社会迈向更绿色健康的未来。
