基(ji)於(yu)小球(qiu)藻細(xi)胞(bao)的磁性(xing)復(fu)合(he)多(duo)聚(ju)體微(wei)機(ji)器人用於(yu)高效(xiao)靶向(xiang)給(gei)藥

微(wei)納(na)機器(qi)人在低(di)雷(lei)諾數(shu)流體(ti)中可將能量(liang)轉化為有(you)效(xiao)運動(dong)，因(yin)此(ci)在生物(wu)醫(yi)學領域具(ju)有(you)巨大的(de)應(ying)用前(qian)景。近年(nian)來，磁性(xing)微(wei)納(na)機器(qi)人作(zuo)為(wei)壹(yi)種有(you)發展前景的靶向(xiang)給(gei)藥平(ping)臺(tai)而受(shou)到(dao)了(le)特別的關(guan)註(zhu)。科(ke)研工(gong)作(zuo)者設計了(le)不同(tong)的(de)磁性(xing)微(wei)納(na)機器(qi)人用於(yu)高效(xiao)遞送(song)抗(kang)癌(ai)藥(yao)物至靶向(xiang)腫(zhong)瘤部位並取得了(le)較好(hao)的效(xiao)果(guo)。研究(jiu)發現，作(zuo)為(wei)體內(nei)給藥(yao)的(de)平臺(tai)或載體(ti)，壹(yi)方(fang)面(mian)，微(wei)納(na)機器(qi)人的生物(wu)相容(rong)性(xing)是(shi)至(zhi)關(guan)重要；另(ling)壹(yi)方(fang)面(mian)，微(wei)納(na)機器(qi)人的重構對(dui)於(yu)其(qi)在(zai)復(fu)雜(za)變(bian)化環境中高度(du)靈(ling)活地完成給藥具(ju)有(you)重(zhong)要意(yi)義(yi)。然(ran)而，目前(qian)來(lai)說，微(wei)納(na)機器(qi)人的研究(jiu)在(zai)同(tong)時(shi)滿足(zu)這兩方(fang)面(mian)的(de)要求(qiu)上仍(reng)具(ju)有(you)壹(yi)定(ding)的挑(tiao)戰(zhan)性(xing)。

天(tian)然(ran)生物(wu)模板具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的生物(wu)相容(rong)性(xing)和(he)精致結(jie)構的(de)固(gu)有(you)優(you)勢，有(you)望(wang)為磁性(xing)微(wei)納(na)機器(qi)人的制備(bei)提供(gong)新(xin)的(de)機遇(yu)。小球(qiu)藻是(shi)壹(yi)種具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的生物(wu)相容(rong)性(xing)和(he)生物(wu)降(jiang)解性(xing)的(de)單(dan)細(xi)胞(bao)微(wei)藻(zao)。它們具(ju)有(you)均(jun)勻(yun)的(de)球(qiu)狀(zhuang)結(jie)構，直(zhi)徑(jing)約(yue)為3-5μm。這些(xie)特性(xing)使(shi)它(ta)們具(ju)有(you)作(zuo)為(wei)理想(xiang)天然生物(wu)材(cai)料(liao)用(yong)於(yu)生物(wu)醫(yi)學領域的*性(xing)。然(ran)而，由於(yu)扇貝定(ding)理的(de)限制，在(zai)低(di)雷(lei)諾數(shu)流體(ti)中采用(yong)動(dong)態磁場(chang)有(you)效(xiao)地驅(qu)動(dong)具(ju)有(you)簡單對稱球(qiu)體形狀(zhuang)的單壹(yi)微(wei)球(qiu)是不可行(xing)的(de)，這限(xian)制了(le)微(wei)藻(zao)細(xi)胞(bao)在微(wei)機(ji)器人領域的應(ying)用潛力。

近(jin)日(ri)，北京航空航天大(da)學蔡軍(jun)課題組制備(bei)了(le)壹(yi)種基(ji)於(yu)小球(qiu)藻細(xi)胞(bao)的磁性(xing)復(fu)合(he)多(duo)聚(ju)體微(wei)機(ji)器人，實(shi)現了(le)高效(xiao)的靶向(xiang)給(gei)藥。研究(jiu)者將小球(qiu)藻(Chlorella，Ch.)細(xi)胞(bao)作(zuo)為(wei)壹(yi)種生物(wu)模板，依(yi)次進(jin)行Fe3O4沈積(ji)、抗(kang)癌(ai)藥(yao)物阿黴素(DOX)裝(zhuang)載，實(shi)現磁性(xing)復(fu)合(he)微(wei)機(ji)器人單元的(de)制備(bei)。利(li)用磁偶極作(zuo)用(yong)，微(wei)機(ji)器人單元通(tong)過(guo)誘(you)導自(zi)組裝作(zuo)用(yong)重構(gou)成鏈狀(zhuang)的復(fu)合(he)多(duo)聚(ju)體微(wei)機(ji)器人(BMMs)，如(ru)微(wei)小(xiao)的二(er)聚(ju)體、三(san)聚(ju)體等(deng)。基於(yu)面(mian)投(tou)影(ying)微(wei)立(li)體光(guang)刻(ke)(PμSL)技術設計了(le)啞鈴形的微(wei)流(liu)控通(tong)道(dao)，用(yong)於(yu)進(jin)行BMMs的體(ti)外靶向(xiang)給(gei)藥試(shi)驗(yan)(圖(tu)1)。

圖(tu)1，BMMs的(de)制備(bei)和靶向(xiang)給(gei)藥示(shi)意圖(tu)。

圖(tu)2，自(zi)組裝BMMs的(de)驅(qu)動(dong)性(xing)能(neng)。

圖(tu)3，BMMs的(de)生物(wu)相容(rong)性(xing)和(he)化療性(xing)能(neng)。

圖(tu)4，BMMs的(de)體(ti)外(wai)靶向(xiang)給(gei)藥試(shi)驗(yan)。

BMMs具(ju)有(you)兩種(zhong)不同(tong)的(de)運動(dong)模式，包(bao)括(kuo)動(dong)態磁場(chang)下(xia)的旋轉和垂(chui)直旋(xuan)轉磁場(chang)下(xia)的翻滾；運動(dong)速度(du)的(de)測量以及(ji)精確定(ding)位的(de)實(shi)現表(biao)明(ming)BMMs具(ju)有(you)優(you)異的驅動(dong)能力(圖(tu)2)。BMMs還表現出(chu)良(liang)好(hao)的生物(wu)相容(rong)性(xing)、高(gao)效(xiao)的DOX裝(zhuang)載能(neng)力、pH觸發釋藥能(neng)力以及(ji)顯(xian)著(zhu)的(de)化療效(xiao)果(guo)(圖(tu)3)。另(ling)外，采用(yong)PμSL(nanoArch S140, 摩方(fang)精密)技術結(jie)合(he)PDMS倒(dao)模技術制備(bei)了(le)啞鈴形微(wei)流(liu)控通(tong)道(dao)，在(zai)該(gai)通(tong)道(dao)內(nei)，利(li)用磁場(chang)驅(qu)動(dong)實(shi)現了(le)BMMs對HeLa癌(ai)細(xi)胞(bao)的靶向(xiang)給(gei)藥。結(jie)果(guo)表明(ming)BMMs可以實(shi)現精準靶向(xiang)給(gei)藥，並對抗(kang)腫(zhong)瘤治療具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的療效(xiao)。此(ci)研究(jiu)在(zai)靶向(xiang)抗(kang)癌(ai)治(zhi)療方(fang)面(mian)具(ju)有(you)巨大的(de)應(ying)用潛力。該(gai)研究(jiu)成(cheng)果(guo)，以“Magnetic Biohybrid Microrobot Multimers Based on Chlorella Cells for Enhanced Targeted Drug Delivery”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces上。