自我供能微型潜艇或将能在人体内精准运送癌症药物

2019年05月29日 14:20 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,得益于近些年的科学研究,微型机器人有朝一日将完全有可能将药物送入人体。近日,来自新南威尔士大学的最新研究成果则利用了类似于潜艇的上升和下沉系统然后依靠自己的动力在人体内四处游动。

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通常情况下,这一类的机器人的动力都需要通过电磁线圈、嵌入的磁性粒子或光无线传输。这些微型机器人可以通过超声波、光或红外线热等外部刺激来释放它们的有效载荷。然而在最新的这研究中,研究小组希望设计出不需要这种外部控制的微型马达。

该研究的通讯作者Kang Liang表示:“我们已经知道,微型电机利用不同的外部驱动力--比如光、热或磁场--来(把机器人)主动导航到特定的位置。在这项研究中,我们设计的微型马达不再依靠外部操纵。相反,它们利用了生物环境的变化来进行自动导航。”

据了解,这是通过一个受潜艇下沉和上升方式启发的系统来实现。全尺寸的机器将水注入镇流器使其向下下沉或注入空气向上漂浮。微型潜艇则通过收集或释放气泡来做出同样的事情。这种潜艇由金属-有机框架(MOFs)组成,这是一种卷曲的材料,具有非常大的表面积,它可以在相对较小的物理空间内容纳大量的有效载荷。

微型潜艇收集或释放的气泡则是由一种生物活性酶产生。机器本身会对人体不同的pH值做出反应--在酸性环境中,MOFs会抓住气泡,帮助潜艇向上漂浮;当pH值上升时,气泡会被释放,潜艇开始下沉。

由于这个机制允许3D运动,所以研究小组认为这将有助于引导微型潜艇到达酸性更强的癌细胞从而实现更精确的药物运送。另外,它们非常小,一颗可吞咽的胶囊可能容纳下数百万个微型潜水艇,而每个潜水艇将携带数百万个药物分子,所以它们拥有非常光明的应用前景。

Liang表示:“想象一下,你吞下一个胶囊,目标是胃肠道中的癌症。一旦进入胃肠道液体,携带药物的微型潜艇就会被释放。在液体中,它们可以移动到上部或底部区域,这取决于病人(癌细胞)的方位。这些药物颗粒可以被癌症部位的细胞内化。一旦进入细胞,它们就会被降解,进而释放出靶向性强、效率高的抗癌药物。”

当然,要使这些设备达到可供人类使用的标准还有大量的工作要做。此外它还有一个尴尬的要求,即病人要么站直、要么躺下指挥这些微型潜艇。

相关研究报告已发表在《Materials Today》上。

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