化療成功地治療了多種癌癥，但其副作用會對身體的其他部位造成嚴(yán)重破壞。將藥物直接輸送到癌細(xì)胞可以幫助減少這些令人不快的癥狀?，F(xiàn)在，在一項(xiàng)概念驗(yàn)證研究中，研究人員在ACS Nano 上報(bào)告說制造了魚形微型機(jī)器人，這些機(jī)器人被磁鐵引導(dǎo)到癌細(xì)胞，在那里 pH 值變化會觸發(fā)它們張開嘴并釋放化療藥物。在此處觀看微型機(jī)器人的視頻。
科學(xué)家們之前已經(jīng)制造出可以操縱微小物體的微型(小于 100 µm)機(jī)器人，但大多數(shù)機(jī)器人無法改變它們的形狀來執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，例如釋放藥物。一些團(tuán)隊(duì)制作了 4D 打印物體(3D 打印設(shè)備，可根據(jù)某些刺激改變形狀)，但它們通常只執(zhí)行簡單的動作，并且無法遠(yuǎn)程控制它們的運(yùn)動。在向這些設(shè)備的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用邁出的一步中，李佳文、張麗、吳東及其同事想要開發(fā)形狀變形的微型機(jī)器人，可以通過磁鐵引導(dǎo)到特定部位進(jìn)行治療。由于腫瘤存在于酸性微環(huán)境中，研究小組決定讓微型機(jī)器人改變形狀以響應(yīng)降低的 pH 值。
因此，研究人員使用 pH 響應(yīng)水凝膠 4D 打印了螃蟹、蝴蝶或魚形狀的微型機(jī)器人。通過調(diào)整形狀某些區(qū)域的打印密度，例如蟹爪或蝴蝶翅膀的邊緣，該團(tuán)隊(duì)編碼了 pH 響應(yīng)形狀變形。然后，他們將微型機(jī)器人置于氧化鐵納米顆粒的懸浮液中，從而使它們具有磁性。
研究人員在幾次測試中展示了微型機(jī)器人的各種功能。例如，一個魚形微型機(jī)器人有一個可以打開和關(guān)閉的可調(diào)節(jié)“嘴”。該團(tuán)隊(duì)表明，他們可以引導(dǎo)魚通過模擬血管到達(dá)培養(yǎng)皿特定區(qū)域的癌細(xì)胞。當(dāng)他們降低周圍溶液的 pH 值時，魚張開嘴釋放一種化療藥物，殺死附近的細(xì)胞。研究人員表示，雖然這項(xiàng)研究是一個很有前景的概念證明，但需要將微型機(jī)器人做得更小才能在實(shí)際血管中導(dǎo)航，并且需要確定合適的成像方法來跟蹤它們在體內(nèi)的運(yùn)動。
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