工程師們設計了微型機器人，可以幫助藥物進入腫瘤或其他疾病部位

磁性微型機器人，它可以幫助將藥物輸送顆粒推向腫瘤組織

工程師們設計了微型機器人，可以幫助藥物納米粒子從血液中擠出，進入腫瘤或其他疾病部位。磁性微型機器人可以幫助克服使用納米粒子運送藥物的最大障礙之一：讓它們離開血管並在正確的地方積累。

麻省理工學院的工程師們設計了一種微型機器人，可以幫助藥物納米粒子從血液中排出，進入腫瘤或其他疾病部位。就像「神奇航行」中的手工藝一樣-這是一部20世紀60年代的科幻電影，在這部科幻電影中，一艘潛艇的船員縮小了體型，在身體上漫遊以修復受損的細胞-機器人在血流中遊動，產生了一種將納米粒子與之一起拖曳的電流。

受細菌推進的啟發，磁性微型機器人可以幫助克服使用納米粒子運送藥物的最大障礙之一：讓微粒離開血管並在正確的地方積累。

「當你將納米材料植入血液中，並將其對準病變組織時，這種有效載荷進入組織的最大障礙是血管內襯，」約翰和多蘿西·威爾遜(John And Dorothy Wilson)健康科學、技術、電氣工程和計算機科學教授桑格塔·巴蒂亞(Sangeeta Bhatia)說，麻省理工學院科赫綜合癌症研究所及其醫學工程和科學研究所的成員，這項研究的高級作者。

「我們的想法是，看看你是否可以利用磁力創造流體力，把納米粒子推向組織，」前麻省理工學院博士後、該論文的主要作者Simone Schuerle補充說。科學進步.

在同一項研究中，研究人員還表明，他們可以利用天然磁性的成群的活細菌來達到類似的效果。研究人員說，這些方法中的每一種都適用於不同類型的藥物輸送。

微型機器人

舒爾現在是瑞士聯邦理工學院(ETH Zurich)的助理教授，他在蘇黎世的布拉德·納爾遜(BradNelson)的多尺度機器人實驗室(MultiScale Robotics Lab)第一次開始研究微型磁性機器人。2014年，當她作為博士後來到Bhatia的實驗室時，她開始研究這種機器人是否能幫助提高納米藥物的傳遞效率。

在大多數情況下，研究人員將他們的納米粒子瞄準被「漏」血管包圍的疾病部位，如腫瘤。這使得粒子更容易進入組織，但傳遞過程仍然不像它所需要的那樣有效。

麻省理工學院的研究小組決定探索由磁性機器人產生的力是否能提供一種更好的方法將粒子從血液中推到目標位置。

舒爾在這項研究中使用的機器人有35百分之一毫米長，大小類似於單個細胞，可以通過施加外部磁場來控制。這個由生物啟發的機器人，研究人員稱之為「人工細菌鞭毛」，由一個類似鞭毛的微小螺旋組成，許多細菌用來推動自己。這些機器人用一台高解析度的3D印表機列印，然後塗上鎳，這使它們具有磁性。

為了測試單個機器人控制附近納米粒子的能力，研究人員創造了一個微流控系統，該系統模擬腫瘤周圍的血管。他們系統中的通道寬在50到200微米之間，內襯著一種凝膠，這種凝膠可以模擬腫瘤附近破裂的血管。

利用外部磁鐵，研究人員在機器人上施加磁場，使螺旋在通道中旋轉和遊動。由於流體從相反的方向流過通道，機器人保持靜止，併產生對流，將200納米聚苯乙烯顆粒推到模型組織中。這些粒子滲透到組織中的距離是納米粒子的兩倍，而沒有磁性機器人的幫助。

這種類型的系統可能會被納入支架，這些支架是固定的，可以很容易地在外加磁場的情況下瞄準。Bhatia說，這樣一種方法對於提供藥物幫助減少支架部位的炎症很有用。

細菌群

研究人員還開發了一種這種方法的變體，它依賴於成群的天然磁力細菌，而不是微型機器人。bhatia以前開發的細菌可以用來運送抗癌藥物和診斷癌症，利用細菌在疾病部位積累的自然趨勢。

在這項研究中，研究人員使用了一種叫做磁螺菌自然產生氧化鐵鏈。這些磁性粒子，被稱為磁小體，幫助細菌定位並找到它們喜歡的環境。

研究人員發現，當他們將這些細菌放入微流控系統，並在特定的方向施加旋轉磁場時，細菌開始同步旋轉，並向相同的方向移動，並沿著附近的任何納米粒子移動。在這種情況下，研究人員發現納米粒子被推到模型組織中的速度是沒有任何磁性輔助時的三倍。

這種細菌方法可能更適合在腫瘤等情況下進行藥物傳遞，在這種情況下，在不需要視覺反饋的情況下，由外部控制的蜂群可以在整個腫瘤的血管中產生流控力。

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