微型机器人可遥控可变形 药物直送人体癌细胞

化疗几十年来一直是癌症治疗的基石。然而，化疗的一系列副作用，会产生跟疾病本身一样令人不适的感受。现在，在一项概念验证研究中，为未来的癌症治疗管理提供新方向，科学家们开发了一种鱼形微型机械人，它可以将药物直接输送到患病细胞中，从而减低副作用带来的折腾。

研究人员写道:“在这里，通过在pH响应水凝胶中编程编码不同的膨胀速率，可以因应环境而改变形状的微机械人(SMMRs)已经被开发出来。”这项研究发表在ACS Nano期刊上。

能够操作微小物体而小于100微米的微型机械人并非什么创举。然而，大多数由于无法通过改变形状来完成复杂的任务，包括药物的释放。虽然一些4D打印的物体也可以根据特定刺激改变形状，但它们通常只执行简单的功能。此外，遥控它们的行动也很困难。

众所周知，与健康细胞相比，癌细胞存在于pH值较低(较为酸性)的环境中。因此，该团队选择了一种方法，可以使新的形状变形微型机器人(SMMRs)改变其结构，以应对低pH水平。

这些装置通过磁铁的引导将抗癌药物运送到特定的区域。为此，他们使用pH响应的水凝胶打印 4D微型机械人。这些微型机器人被打印成蝴蝶、螃蟹和鱼的形状。

通过修改特定形状区域(如蝴蝶翅膀或蟹爪)的打印密度，研究人员对它们进行了编码，使它们具有变形能力，对pH值作出反应。接下来，微型机械人被放置在氧化铁(Fe3O4)纳米颗粒的悬浮液中，这使它们具有磁性。

在赋予微型机械人变形能力之后，研究人员进行了一系列测试，包括测试具有可调节“嘴巴”的变形微鱼(SMMF)的能力，即打开和关闭。研究小组发现，可以通过模拟血管(磷酸盐缓冲盐水，pH ~ 7.4)引导“小鱼”接触培养器皿中特定位置的癌细胞。

当鱼周围溶液的pH值降低(pH < 7)时，它会“张开”嘴巴，释放它所携带的化疗药物(阿霉素)，附近的癌细胞在接触到药物后被杀死。

尽管这项研究对概念有正面结果，但研究人员承认，微型机械人需要进一步改进。首先，它们的体积必须显著减小，才能穿过真正的血管。此外，必须确定或设计一种可行的成像技术来监控他们在体内的活动。

硏究人员也写道：“随着尺寸、运动控制和成像技术的不断优化，这些磁性SMMRs将为复杂的微货物操作和按需药物释放提供理想的平台。”