MIT团队发明受磁场操控的微型机器人，实现更精

纳米颗粒药物可以在血液中穿梭，直达病灶，实现精准靶向给药，在治疗肿瘤等疾病上潜力巨大。但受到血流阻力和血管壁阻碍，相关研究一直面临着药物输送困难的问题，现有技术尚未完全发挥纳米颗粒的最大价值。

，如何让更多的药物穿过血管，并且在正确的位置聚集，是很多团队的研究重点。

最近，麻省理工学院（MIT）的工程师们设计出了一种微型机器人，由 3D 打印而成，其大小和细胞类似，整体呈螺旋结构，表面涂有镍钛双涂层，可以通过外部磁场控制。

在磁力的帮助下，它们能够克服血流阻力，穿越血管壁，向肿瘤等病变组织输送纳米颗粒药物，实现精准而深入的药物输送，效果是普通输送方法的两倍。研究团队还尝试了天然存在的趋磁细菌，也实现了类似的效果。

图 | 微型机器人（左上）和趋磁细菌（右上）（来源MIT）

未来，他们将尝试输送更大的纳米颗粒，还计划展开动物实验，进一步探索提升药物输送效率的方法。

研究团队的负责人是麻省理工学院的 Sangeeta Bhatia教授和苏黎世联邦理工学院助理教授（前麻省理工学院博士后）Simone Schuerle。研究成果发表于《科学进展》期刊上。

“人造鞭毛”

为了解决药物输送困难的问题，研究团队将目光转向了微型磁性机器人，探索磁场和磁力能否用来提高药物的传输效率。

研究人员使用了高分辨率 3D 打印技术，制造出长度约为 36 微米，体积只有细胞大小的微型机器人（微米级别），从而保证它能够穿过血管。

他们借鉴了细菌的移动机制，将机器人的形状确定为螺旋状，并称其为“人造细菌鞭毛（ABF）”一些细菌身上长有数量不等的鞭状螺旋形细丝，被称为“鞭毛”，可以帮助自身移动。这种螺旋形状可以帮助机器人更好地在血液中移动。

他们在机器人的表面涂上了镍钛双涂层，使其具有磁性，能够通过外部磁场控制。

图 | 3D 打印的螺旋体，可以在磁场的控制下移动（来源MIT）

为了测试机器人能否“掌控”周围的纳米颗粒，研究团队开发了一种模拟肿瘤周围血管的微流体系统（模型）。该系统中的血管通道宽度在 50 到 200 微米之间，内部覆盖有凝胶，上面还有不规则分布的孔洞，用来模拟肿瘤附近的破裂血管。

他们使用磁铁控制机器人的行动，使其在通道中旋转和移动。机器人的移动方向经过特殊设计，正好与液体流动方向相反， 两者形成了对流，机器人也可以保持在特定位置。随后，对流会将大小约 200 纳米的聚苯乙烯颗粒推向模型中的目标组织。

实验结果显示，在微型机器人的帮助下，纳米颗粒渗入组织的深度是没有帮助时的两倍，输送效率大幅提升。

图 | 在体液流动中保持位置的微型机器人，其背后是纳米级聚苯乙烯颗粒（来源MIT）

这样的药物输送模式有望与支架结合。静止的支架可以成为很好的目标，适合作为磁场的瞄准对象，然后用微型机器人输送药物，缓解支架部位出现的发炎等症状。

趋磁细菌

除了微型机器人，研究团队还尝试了另一种办法利用磁场操控自然界中存在的趋磁细菌，用它们输送药物颗粒。他们使用的细菌名为Magospirillum magicum，可以天然生成氧化铁链，用来帮助自身定位和寻找合适的环境。

如果将这些细菌放入微流体模型中，再在特定方向上施加旋转磁场，它们就会同步旋转并沿相同方向移动，拉扯和带动周围的纳米颗粒，使其渗入目标组织。

结果显示，在趋磁细菌的帮助下，纳米颗粒的渗入速度是普通状态下的三倍。

图 | 趋磁细菌可以带动周围的纳米颗粒（来源MIT）

研究人员表示，相比微型机器人，使用天然细菌输送药物更适用于治疗肿瘤等疾病，因为病灶区域的视觉反馈信息难以获龋

值得一提的是，实验之中使用的纳米颗粒足以携带大量有效药物或成分，不仅可以针对肿瘤，还可以用于 CRISPR 基因编辑技术，具有很强的拓展性。

未来，研究团队计划在动物模型上展开实验，探索两种方法的可行性，希望有朝一日可以用来帮助治疗人类的疾玻

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