微型机器人血中送药

来源: 中国科学报 / 作者: 2020-05-28
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能够逆着血流方向移动的微型载药机器人,有朝一日可能会被用来向癌细胞直接输送化疗药物。

据《新科学家》报道,德国斯图加特马克斯 · 普朗克智能系统研究所的 Metin Setti 及其同事开发出了一种名为 “微滚筒” 的微型机器人,可以携带抗癌药物,并选择性地瞄准人类乳腺癌细胞。

研究小组从人体内的白细胞中获得了设计机器人的灵感,这些白细胞可以逆着血液流动的方向沿着血管壁移动。

“微滚筒” 是球形的,由玻璃微粒制成。机器人的一半覆盖着一层由镍和金制成的磁性纳米薄膜,另一半则包裹着抗癌药物阿霉素和识别癌细胞的分子。

研究小组在一个模拟实验中对机器人进行了测试。研究人员使用了小鼠血液和人造血管通道,这些通道内衬着排列在人体血管内壁上的内皮细胞。

机器人暴露在癌组织和健康组织的混合物中。“微滚筒” 选择性地附着在癌细胞上,并被紫外线激活以释放阿霉素。

通过施加磁场,无论有无血流,研究小组都能够控制 “微滚筒” 的运动——其速度可达每秒 600 微米。

Setti 说:“如果‘微滚筒’在血管系统中错过了一个路口,那么它还可以返回到正确的路径上。”

研究小组测试了直径分别为 3 微米和 7.8 微米的机器人。相比之下,人类红细胞的直径约为 8 微米。

科学家在日前出版的美国《科学—机器人》上报告了这一研究成果。

未来,研究人员希望使用其他方法触发药物释放,例如加热或近红外光。他们还计划尝试用生物可降解材料制造 “微滚筒”,这种材料会在几周或几个月内在体内分解。

研究小组希望很快能在动物身上测试这种 “微滚筒”。“‘微滚筒’需要携带足够的抗癌药物,这就是为什么我们需要大量使用它们。”Setti 说,“但由于我们可以将药物输送到正确的目标,并将其到那里释放,因此我们不需要很大的剂量。”(沙森)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/scirobotics.aba5726

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