3D打印和新材料

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螺旋藻磁化机器人 穿透身体杀灭癌细胞

来源:康健新视野 2017-11-28 11:50

 

我们都知道,在过去的很多年里,许多科学家都希望让各种微型机器人可以有效地穿过身体,执行药物递送、治疗或检测等功能。他们尝试了很多的机器人形状,例如,杆状的、球状的、多面体,等等。而如何为这些机器人有效地供能也一直是个挑战,因为大部分的供能物质都会对生物体产生一定的伤害性。

最近,一项发表在杂志《Science Robotics》上的研究,非常的有趣。来自中国香港大学材料科学家Li Zhang的团队,发表了关于磁化螺旋藻的一项研究成果,让人眼前一亮。

螺旋藻是一种微型的藻类,很多时候,我们都将它用作膳食补充剂,对人体来说,健康无害。螺旋藻的形状赋予了它独特的运动特点,它的藻体可以以自身为轴,快速地旋转运动,向前穿行。螺旋的形状,具有强大的穿透能力,这个理论我们在日常生活中也并不陌生,例如,螺丝可以穿透模板,以及红酒的开瓶器可以轻易的钻入木塞的深处,这是杆状以及球状所不具备的功能。

研究人员以此获得启发,螺旋形状是否能够帮助微型机器人在身体内很好的穿行呢?很快,科学家们获得了肯定的答案。

几年前,Zhang教授和他的同事们用螺旋藻作为灵感,来设计合成微机器人,实验证明,它在某种程度上是可行的。

这一次,科学家们决定使用藻类本身。他们需要一种方法来追踪体内的机器人,而海藻本身可以产生荧光。研究人员想知道,他们是否可以通过检测这种荧光来跟踪机器人在身体表面附近的路线。那么深层次的追踪如何进行呢?然后,研究人员想到了常用的医学成像技术——核磁共振(NMR),使用这种技术可以对它在身体的更深部分的时候进行跟踪。

通过氧化铁对螺旋藻进行磁化

为了能够有效控制螺旋藻在体内的穿行运动,并追踪在身体深处的运动轨迹,研究人员决定对螺旋藻进行磁化。他们利用氧化铁纳米颗粒包裹数百万个螺旋藻来磁化海藻,通过磁场将这些螺旋藻机器人引导至特定位置,然后使用核磁共振(NMR)的医学成像技术监测它所发出的荧光,对它们在身体内的路线进行有效的跟踪。

在磁化海藻的过程中,研究人员发现较长的浸出时间可以实现更多的控制,但是较短的浸出时间却使研究人员能够更容易地检测到荧光。

研究人员在小鼠模型上进行了尝试。通过NMR,研究人员观察到,在外加磁场引导下,研究人员能够有效控制体内的螺旋藻机器人,并引导微型机器人在老鼠的胃里聚集。

螺旋藻机器人的运动 图片来源:Science视频截图

美国加利福尼亚大学圣迭戈分校纳米工程师Joseph Wang说:“这是一个进步,你可以在身体内追踪这些游泳者。它具有生物相容性,且成本低。”

他提到的生物相容性是螺旋藻机器人一个非常重要的优点。它们会由于涂层的厚度的不同,在数小时或数天内在体内降解;更重要的是,它不会损害大多数细胞。但癌细胞是个例外——在实验室培养皿中生长的肿瘤细胞,大约有90%在暴露于螺旋藻中48小时后被杀死了。这是个振奋人心的消息。

德国斯图加特市马克斯·普朗克学会智能系统研究所的物理化学家Peer Fischer说:“杀死肿瘤细胞的行为似乎是一个有趣的、意想不到的特征。”进一步的测试表明,螺旋藻会产生一种对癌细胞有毒性的化合物。

虽然,距离这种螺旋藻机器人真正应用于临床还有很长的路要走,但是,这项有趣的发现,为科学家们带来了更多的灵感。未来,也许会有更让我们期待的奇妙组合出现。(生物谷Bioon.com)

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