无需电子元件的软体微型机器人药片：可随时在胃内进行分子检测与疾病诊断

本文报道了一种名为SeroTab的创新性软体机器人微型药片，专为胃内原位分子诊断设计。与传统依赖刚性电子元件或被动随胃肠蠕动移动的胶囊不同，SeroTab完全摒弃了电路和电池，依靠外部磁场无线驱动、射频加热远程激活、超声成像实时读取，实现了三大核心功能：自主导航、按需采样、现场传感。其设计灵感来自企鹅在黏稠环境中的滑行运动，通过磁性复合材料层实现贴壁滑动与翻转，能灵活绕过胃内褶皱等解剖障碍，精准定位至目标胃区。到达后，外部射频加热器触发形状记忆聚合物（SMP）泵，使内部腔室产生负压，在1分钟内主动吸入最多35微升胃液——这一能力远超依赖被动扩散的渗透式采样胶囊。更关键的是，腔室内嵌入了一种特制pH敏感水凝胶传感器：该水凝胶接触胃液后会随pH变化发生可逆性体积膨胀（pH 2时最大膨胀率达62%），同时水凝胶中嵌入的生物相容性锌盘能显著增强超声成像对比度，使医生仅凭常规腹部超声设备即可实时、定量地读出胃内pH值（如从pH 2升至6），无需取出设备。采样完成后，SeroTab被取出，水凝胶连同所吸附的胃液一同进行高分辨质谱分析，可全面解析代谢物谱。在活体兔实验中，SeroTab成功检测到奥美拉唑（一种常用抑酸药）引起的胃pH动态变化（ΔpH=4），并识别出42种显著变化的代谢物，涵盖氨基酸和胆汁酸等关键通路，印证了其在真实生理环境下的诊断价值。整个操作约70分钟，其中水凝胶响应占主要时间；经优化后，临床版本有望压缩至20分钟以内，接近常规胃镜时长。该技术突破了软体机器人与传感功能难以兼容的瓶颈，为基层医疗提供了一种安全、便携、无需内镜的胃病筛查新工具，尤其适用于胃溃疡、胃食管反流及胃癌等与胃酸及代谢紊乱密切相关的疾病早期预警。