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微观视角下似“开瓶器”的机器人可杀死癌细胞

2020/5/17 12:43:39

靶向输送药物,一直是科研人员发展的方向。在未来,也许是微型机器人在大家的身体内输送药物,但在实现这一设想之前,还有一些障碍与问题需要解决。现在,研究人员已经开发出了“开瓶器”微型机器人,它可以钻入癌细胞内,并在落下药物有效载荷的同时保持快速,防止药物被血液或其他液体冲走。
如果药物被直接送达目标组织,那么药物的效果最好。但不幸的是,身体是一个动态的环境,药物可以被分散,使药物在靶区的作用力降低,并在健康组织中引发不必要的副作用。众所周知,化疗药物在体内肆虐是众所周知的。
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近年来,科学家们一直在尝试使用微型机器人将药物准确地送到需要的地方。为了做到这一点,微型机器人需要在那个地方停留一定的时间。但这本身就是一个挑战,因为体液往往会把它们推来推去。而这正是 韩国大邱庆北科学技术研究所(DGIST)的研究人员所解决的问题。
之前的一些微型机器人是通过医生从体外施加的磁场将其固定在原地。但在新研究中,该团队设计了一种不需要长时间维持磁场就能保持自身的机器人。新的微型机器人的形状像一个开瓶器,顶端有针头。外部涂有一层镍和氧化钛的涂层,使其能够被磁力引导。然后,药物可以被装入针头内,并进入“开瓶器”支架的孔隙中。
其原理是,医生利用磁场将机器人引导到人体所需的位置,一旦它到了那里,它就会刺入目标细胞。这样,它就可以一直待在那里,直到任务完成。研究人员在充满液体的腔体中测试了微型机器人,引导它们附着在组织样本上。当手动操纵磁场时,需要55秒,但一个专门设计的自动瞄准系统只需7秒就能完成。
之后,研究小组发现,需要以每秒480毫米的流速才能将针头移开。这在某些地方会很好地发挥作用。例如,小动脉血管的流速约为每秒100毫米--但较大的静脉和动脉可以施加更大的压力。在另一项实验中,该团队在人类大肠癌细胞上测试了这一设计。果然,微型机器人能够有效地瞄准并杀死细胞。
虽然它在人类身上的应用还有很长的路要走,但该团队表示,下一步要想办法把更多的药物装到微型机器人上,并开发出更好的控制磁场来引导它。这项研究发表在《 Journal of Advanced Healthcare Materials》杂志上。


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