微机器人利用磁力将纳米粒子送入肿瘤

微机器人利用磁力将纳米粒子送入肿瘤

麻省理工学院的研究人员利用磁力作为一种新型的微型机器人运输方法，可以将纳米粒子送到体内病变部位进行靶向治疗。研究人员发现纳米技术在医学领域特别有用，它们正在创造微小的装置，这些装置可以进入人体并执行以前侵入性或效果较差的任务。其中之一是靶向药物递送到身体中的位置 - 例如癌症肿瘤 - 需要愈合。他们说，这是麻省理工学院新研究的重点领域，工程师设计的微型机器人可以帮助药物输送纳米粒子直接进入肿瘤或其他疾病部位。

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研究人员在使用纳米粒子提供药物时面临的最大挑战之一就是让粒子离开血管并在正确的地方组装以执行他们指定的任务。他们说，由麻省理工学院团队开发的磁性微型机器人 - 受到细菌推进的启发 - 可以帮助研究人员克服这一挑战。

“通过生理障碍阻碍了纳米粒子向纳米粒子的传播，这受到生理障碍的阻碍，”麻省理工学院前麻省理工学院博士后现任苏黎世联邦理工学院健康科学与生物学系教授的Simone Schurle告诉Design新闻。“作为一名机械工程师，我很想想我们如何为药物的运输提供动力......从外部添加能量以帮助纳米颗粒进入目标部位的方法。“

在大多数先前使用纳米粒子靶向体内疾病部位的研究中，研究人员试图找到被“渗漏”血管(如肿瘤)包围的部位，这使得更容易将颗粒送入组织。

使用磁性

舒尔采取了不同的方法。她使用磁力，她说这是一种非侵入性提供能量的理想方式，她开发了微型磁性机器人，同时还是苏黎世联邦理工学院布拉德·尼尔森多尺度机器人实验室的研究生，可以“推动周围的液体将纳米粒子推入组织，她说。

Schurle说，2014年，她来到麻省理工学院，在卫生科学与技术，电气工程和计算机科学教授Sangeeta Bhatia的实验室里，用这些机器人进一步推动他们的研发，以便更大量地输送液体。

机器人本身 - 研究人员称之为“人造细菌鞭毛” - 长度为35百分之一米，大小与单个细胞相似。它们由一个微小的螺旋组成，类似于许多细菌用来推动自身的鞭毛，研究人员通过施加外部磁场来控制它们。机器人使用高分辨率3D打印机制造，然后涂上镍，使其具有磁性。该团队在“科学进步”杂志上发表了一篇关于其工作的论文。

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。他们在他们的系统中排列了通道，其宽度在50到200微米之间，凝胶上有一个孔，可以模拟肿瘤附近看到的破裂血管。

Schurle解释说，研究人员测试了两种不同类型的磁力驱动策略，以引入局部流体力，从而增强纳米粒子向患病组织的转运。

“第一个使用人工螺旋形游泳运动员，通过旋转磁场旋转推动纳米粒子，其尾流朝向血管边缘并进入组织，”她说。“第二种方法采用密集的天然磁性细菌群，并利用旋转磁场覆盖它们的自然运动，使它们旋转并一起移动，将周围的流体推向受控的方向。”

研究人员在模型血管中结合使用计算机建模和实验，以更好地了解机器人如何工作的细节和细节，测试各种策略并测量它们如何影响人造血管外200纳米荧光“虚拟”纳米粒子的积累她补充道。

Schurle和她的合作者Bhatia计划继续探索和推进两种机器人传送系统的方法，这样他们最终可以在动物模型中进行真实病人情景测试，她说。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰写了20多年的技术和文化。她曾在凤凰城，旧金山和纽约市作为专业记者生活和工作。在空闲时间，她喜欢冲浪，旅游，音乐，瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。