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微型机器人受磁场驱动，可使递送药物的纳米粒子到达目标位置
2019年04月28日 由 张江 发表
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如果你看过“Fantastic Voyage”这部60年代的科幻电影，你应该会记得，影片中潜艇乘员的体积被缩小并在人的身体里漫游，以修复受损的细胞。现在，麻省理工学院的工程师设计了一种微型机器人，可以帮助输送药物的纳米粒子从血液中流出，或进入肿瘤或其他疾病部位。机器人在血液中游动，产生电流，将纳米颗粒拖在一起。
受细菌推进的启发，磁性微型机器人可以帮助克服使用纳米粒子输送药物的最大障碍之一：让粒子离开血管并在正确的位置积聚。
研究人员Sangeeta Bhatia表示，“当你将纳米材料放入血液中并将其对准患病组织时，这种有效载荷进入组织的最大障碍是血管内壁。”
Simone Schuerle补充说，“我们的想法是，是否可以利用磁性来产生流体力量，将纳米颗粒推入组织。”
在同一项研究中，研究人员还表明，他们可以使用天然磁性的活细菌群来达到类似的效果。这些方法中的每一种都适用于不同类型的药物输送。
迷你机器人
在大多数情况下，研究人员将他们的纳米粒子对准被“渗漏”血管（如肿瘤）包围的部位。这使得粒子更容易进入组织，但是传输过程仍然没有达到所需效果。
麻省理工学院的团队希望探索磁力机器人产生的力，能否更好地将粒子推出血液并进入目标部位。
本研究中使用的机器人长度为百分之35毫米，类似于一个细胞的大小，可以通过施加外部磁场来控制。这种生物启发的机器人，研究人员称之为“人造细菌鞭毛”，由一种微小的螺旋组成，类似于许多细菌用来推动自身的鞭毛。使用高分辨率3D打印这些机器人，然后涂上镍，这使得它们具有磁性。
为了测试单个机器人控制附近纳米粒子的能力，研究人员创造了一种模拟肿瘤周围血管的微流体系统。系统中50到200微米宽的通道被一种凝胶所覆盖，这种凝胶有孔，可以模拟肿瘤附近破裂的血管。
通过多光子成像和第二次harmoincs信号，检测肿瘤组织中的合成mirpropeller
研究人员使用外部磁铁向机器人施加磁场，使螺旋旋转并在通道中游动。由于流体以相反的方向流过通道，机器人保持静止并产生对流电流，将200纳米聚苯乙烯颗粒推入模型组织。这些颗粒在没有磁性机器人的帮助下被输送到组织中的深度是纳米颗粒的两倍。
这种类型的系统可以结合到支架中，支架是静止的并且易于通过外部施加的磁场来瞄准，这种方法可用于提供药物以帮助减少支架部位的炎症。
另外，研究人员还开发了一种变体方法，它依赖于成群的天然趋磁细菌，而不是微型机器人。Bhatia之前已开发出可用于传递抗癌药物和诊断癌症的细菌，并利用细菌在疾病部位积聚这种自然倾向。
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