细胞治疗为许多难治性疾病提供了独特的治疗潜力，但其疗效常受限于细胞递送的低靶向效率和细胞在移植后功能丧失的问题。传统细胞注射方法易因生物流体冲刷导致细胞流失，而现有磁性微机器人虽能提升递送精度，却往往缺乏维持细胞功能所需的生物与物理微环境。
近年来，软体机器人在生物医学中的应用快速发展，其良好的生物相容性、多种运动模式及影像引导能力为细胞递送与功能维持提供了新思路。然而，如何在同一平台中实现细胞的高效递送与功能增强（如通过机械刺激模拟体内微环境）仍是重要挑战。
图1 受肌肉训练过程启发的穿孔片状软体机器人设计与机械刺激原理
浙江大学张剑华团队、北京航空航天大学任子宇以及德国马克斯·普朗克智能系统研究所梅廷·斯蒂（Metin Sitti）院士团队提出一种穿孔式软体机器人，兼具原位机械刺激与局部细胞递送双重功能。
机器人采用硅壳包覆的钕铁硼磁性颗粒与PDMS复合制成，表面经纤连蛋白修饰，具有良好的生物相容性，能支持细胞黏附与组织长入。在磁场驱动下，机器人可进行可逆的收缩‑松弛变形，模拟肌肉训练过程，对二维细胞片、三维水凝胶及离体组织模型施加原位机械刺激。
实验表明，机械刺激能显著提升C2C12肌肉细胞的肌动蛋白纤维排列、肌管收缩能力和肌细胞分化。此外，研究团队开发了磁驱动‑超声成像集成机器人平台，成功在离体猪肝模型中实现了二维细胞片与三维细胞‑水凝胶机器人在狭窄胆管内的靶向递送。
图2 二维细胞片机器人的机械刺激对肌肉细胞取向与收缩功能的影响
该项研究成功开发了一种磁驱动软体穿孔机器人平台，能同时实现细胞的原位机械刺激与精准递送。该平台通过模拟肌肉训练的周期性应变，有效增强了细胞的排列、分化和收缩功能，并借助超声引导实现了在狭窄生物管腔内的可控递送。
尽管目前机器人采用不可降解材料（PDMS/NdFeB@SiO₂），但其良好的生物相容性与组织整合能力已得到验证。未来需进一步开发可降解材料体系、优化机械刺激模式，并推动在体实验验证，以促进该技术在再生医学与细胞治疗中的临床转化。
Jianhua Zhang et al., In situ mechanostimulation of biohybrid millirobots for enhanced cell functionality and delivery. Sci. Adv.12, eadx9616(2026). DOI:10.1126/sciadv.adx9616
