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用微孔板辅助纳米粒子改善药物输送

2019-04-30 08:52:05 • 来源：

麻省理工学院的工程师设计了微型机器人，可以帮助药物输送纳米粒子从血液中流出，进入肿瘤或其他疾病部位。受细菌推进启发的磁性微机器人可以克服使用纳米粒子输送药物的最大障碍之一：使粒子离开血管并在正确的位置积聚。

用微孔板辅助纳米粒子改善药物输送

“我们的想法是看看你是否可以使用磁力来产生推动纳米粒子进入组织的流体力，”麻省理工学院前博士后文章的主要作者Simone Schuerle解释说，该论文于上周发表在Science Advances上。

Schuerle现在是苏黎世联邦理工学院的助理教授，在这项研究中使用的机器人长度为35百毫米，大小与单个电池相似，并且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。这些机器人使用高分辨率3-D打印机进行3D打印，然后涂上镍，这使得它们具有磁性。

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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。它们系统中的通道，宽度在50到200微米之间，内衬有凝胶，该凝胶具有孔以模拟肿瘤附近看到的破裂血管。

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。

研究人员还开发了这种方法的一种变体，它依赖于成群的天然趋磁细菌而不是微型机器人。在这项研究中，研究人员使用Magnetospirillum magneticum，它自然地产生氧化铁链。这些被称为磁小体的磁性粒子帮助细菌定位自己并找到它们的首选环境。

研究人员发现，当他们将这些细菌放入微流体系统并在某些方向上施加旋转磁场时，细菌开始同步旋转并沿同一方向移动，拉动附近的任何纳米粒子。在这种情况下，研究人员发现纳米粒子被推入模型组织的速度比没有任何磁力辅助的纳米粒子快三倍。

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