近年来，细菌感染，尤其是由生物膜引发的慢性炎症，已成为全球严峻的健康挑战。传统治疗手段如抗生素、冲洗或手术操作在面对深部感染时往往效果有限，且易诱发耐药性、造成组织损伤。生物膜由细菌及其分泌的胞外聚合物形成，结构复杂，抗药性强，已成为复发/难治性慢性炎症的重要根源。其中，鼻窦作为解剖结构复杂、空间狭窄的区域，易形成顽固生物膜感染，长期炎症甚至可能累及中枢神经系统，带来严重临床风险。近日，广西大学张亚斌教授、香港中文大学张立教授和深圳大学王奔副教授开展交叉合作，提出的光磁协同光催化抗菌微型机器人在清除鼻窦炎生物膜的治疗中取得进展。研究成果以“Photocatalytic microrobots for treating bacterial infections deep within sinuses”为题，于2025年6月26日发表于Science Robotics杂志上。

01 光催化微机器人的独特优势

Cu单原子掺杂的磁性碘氧化铋微型机器人（CBMRs）的设计融合了多种先进技术。其一，铜单原子的掺杂提高了微机器人的光催化活性，使其能够在光照下持续产生大量活性氧（ROS），实现高效化学灭菌。其二，微机器人的Janus结构设计实现了催化性能与磁性能的高效集成，使其能够充分发挥两者的协同优势。借助磁驱动集群效应，微机器人能够有效破坏生物膜的机械结构；同时在外部磁场的引导下，微机器人还可以实现精准导航和定位，从而确保治疗的精确性，快速实现生物膜的精准根除。其三，这种Fe3O4粒子部分暴露的Janus结构设计，还能增强光热响应。在光照下，微机器人能够迅速升温，进而显著降低脓液的黏度，增强其生物屏障穿透能力。

02 光磁协同：精准治疗的关键

为实现微机器人在复杂生物环境中的高效应用，研究团队将抗菌微型机器人与磁控微光纤协同，形成了能在狭窄腔道部署的光催化治疗方案。通过磁控光纤在外部磁场下的弯曲及与微机器人集群的协同运动，实现了对鼻窦等腔道内炎症的精准光催化治疗。这一创新技术解决了在狭窄腔道中有效激活光响应型微机器人的关键技术问题，为深层组织感染的治疗提供了技术支持。

03 从实验室到临床：展望未来应用

研究团队在新西兰兔鼻窦炎模型中进一步验证了CBMRs的治疗效果。CT成像显示，CBMRs可在光磁协同作用下穿透生物屏障并精准到达感染区域。治疗后，组织恢复良好，未见明显损伤，显示出良好的生物相容性。该技术为深部生物膜感染的治疗提供了新方案，也展示了微创机器人在复杂体腔治疗中的应用潜力，未来有望拓展至多个临床领域，推动智能微创医疗的发展。

参考文献：Haidong Yu et al. Photocatalytic microrobots for treating bacterial infections deep within sinuses.Sci. Robot.10,eadt0720(2025). DOI:10.1126/scirobotics.adt0720IF