植入物和微型机器最终可能会在我们体内工作，帮助治疗疾病或监测活动，但让它们进行交流却很棘手。现在，EPFL 的科学家们开发出了一种系统，通过向患者的血液中释放分子，设备可以进行交流。

生物医学植入物在医疗保健中发挥着关键作用，它可以监测心脏或大脑等器官的活动，而最近的研究正在探讨纳米级机器人有朝一日如何在人体内游动或爬行，以对抗疾病。但这些系统都有一个通信问题。

在体内铺设电线不仅不切实际，还会有感染风险。而无线电、光和蓝牙等无线技术在人体组织中的传播效率不高，极大地限制了它们的传播范围。

现在，EPFL 的科学家们展示了一种名为生物分子通信的概念验证系统。其理念是通过向血液中释放特定分子，让微型或纳米机器人和植入物进行通信--从基本意义上讲，一个分子的存在可以被机器解释为"1"，而没有检测到则代表"0"。

"生物分子通信已成为纳米植入物联网的最合适范例，"该研究的作者海瑟姆-哈萨尼赫（Haitham Al Hassanieh）说。"这是一个令人难以置信的想法，我们可以通过将数据编码到分子中来发送数据，然后通过血液，我们可以与它们交流，指导它们去哪里以及何时释放治疗，就像激素一样。"

EPFL 团队的合成试验台由模拟血管和心脏的管子和泵组成，利用四个发射器演示了分子通信 图/EPFL

研究小组将电子网络技术，如数据包检测、信道估计、编码和解码方案，应用到分子网络中。这有助于克服生物学带来的问题，如信道不稳定、缺乏同步和反馈等。

研究人员在实验室的合成循环系统上测试了这项技术，该系统由模拟血管和心脏的管道和泵组成。通过测试，他们发现这项技术可以同时与多达四个装置传输分子信号，其性能优于现有技术。

当然，实验室测试的成功并不一定能转化为现实生活中的人体使用，研究小组承认，在活体病人身上起作用的因素要多得多。不过，他们确实表示，这是向最终目标迈出的充满希望的第一步。其他科学家已经成功地在人体组织中通过离子交换传输数据。

这项研究已在今年 9 月举行的 ACM SIGCOMM 2023 大会上发表。