麻省理工学院 增强纳米药物向肿瘤组织转运的前景
信用:索尼娅·蒙蒂 麻省理工学院的工程师们设计了微型机器人，可以帮助药物输送纳米颗粒从血液中挤出，进入肿瘤或其他疾病部位
就像《奇异之旅》中的飞船一样——这部20世纪60年代的科幻电影中，一名潜艇船员缩小了尺寸，并在体内漫游以修复受损的细胞——机器人在血液中游动，产生一股将纳米粒子带走的电流
受细菌推进的启发，磁性微型机器人可以帮助克服用纳米粒子输送药物的最大障碍之一:让粒子离开血管并积聚在正确的位置
“当你把纳米材料放入血液中，并将它们对准病变组织时，这种有效载荷进入组织的最大障碍是血管的内层，”桑吉塔·巴蒂亚说，他是约翰和多萝西·威尔逊健康科学与技术、电气工程和计算机科学教授，麻省理工学院科赫癌症综合研究所及其医学工程与科学研究所的成员，也是这项研究的资深作者
“我们的想法是看看能否利用磁力产生流体力，将纳米粒子推入组织，”西蒙妮·舒尔勒补充道，她是麻省理工学院的前博士后，也是这篇论文的主要作者，这篇论文发表在4月26日的《科学进展》杂志上
在同一项研究中，研究人员还表明，他们可以利用成群的天然磁性活细菌达到类似的效果
研究人员说，这些方法中的每一种都可以适用于不同类型的药物输送
磁控合成和活的微颗粒搅动纳米颗粒以增强药物转运
信用:舒尔勒等
Sci
副词(adverbial)
2019;5: eaav4803 微型机器人 舒尔勒现在是瑞士联邦理工学院(苏黎世联邦理工学院)的助理教授，在布拉德·尼尔森位于苏黎世联邦理工学院的多尺度机器人实验室读研究生时，他第一次开始研究微型磁性机器人
2014年，当她作为博士后来到巴蒂亚的实验室时，她开始研究这种机器人是否有助于提高纳米粒子药物输送的效率
在大多数情况下，研究人员将纳米粒子瞄准被“渗漏”血管包围的疾病部位，如肿瘤
这使得微粒更容易进入组织，但是输送过程仍然没有达到预期的效果
麻省理工学院的团队决定探索磁性机器人产生的力是否能提供更好的方法将粒子推出血液并进入目标部位
舒尔勒在这项研究中使用的机器人有百分之三十五毫米长，大小类似于单个细胞，可以通过施加外部磁场来控制
研究人员称这种生物感应机器人为“人工细菌鞭毛”，由一个微小的螺旋组成，类似于许多细菌用来推进自身的鞭毛
这些机器人用高分辨率的三维打印机进行三维打印，然后涂上镍，这使它们具有磁性
为了测试单个机器人控制附近纳米粒子的能力，研究人员创建了一个模拟肿瘤周围血管的微流体系统
他们系统中的通道，宽度在50到200微米之间，内衬有一种凝胶，凝胶上有洞来模拟肿瘤附近看到的破裂血管
利用多光子成像和二次谐波信号检测肿瘤组织中的合成微推进器
信用:杰弗里·威科夫 研究人员使用外部磁铁，向机器人施加磁场，使螺旋旋转并游过通道
因为流体以相反的方向流过通道，机器人保持静止，并产生对流，将200纳米的聚苯乙烯颗粒推入模型组织
这些粒子渗入组织的深度是没有磁性机器人帮助的纳米粒子的两倍
这种类型的系统可以潜在地结合到支架中，支架是静止的，并且容易用外部施加的磁场来瞄准
巴蒂亚说，这种方法可能有助于输送药物，帮助减少支架部位的炎症
细菌群 研究人员还开发了这种方法的变体，它依赖于成群的自然趋磁细菌而不是微型机器人
巴蒂亚以前已经开发出了可用于输送抗癌药物和诊断癌症的细菌，利用了细菌在疾病部位积累的自然倾向
在这项研究中，研究人员使用了一种叫做磁螺菌的细菌，这种细菌能自然产生氧化铁链
这些被称为磁小体的磁性粒子帮助细菌确定自己的方向，并找到它们喜欢的环境
研究人员发现，当他们将这些细菌放入微流体系统，并在特定方向施加旋转磁场时，细菌开始同步旋转，并向同一方向移动，拉动附近的任何纳米粒子
在这种情况下，研究人员发现，纳米粒子被推入模型组织的速度是在没有任何磁性辅助的情况下递送纳米粒子的三倍
这种细菌方法可以更好地适用于在诸如肿瘤的情况下的药物输送，在这种情况下，在不需要视觉反馈的情况下外部控制的群体可以在整个肿瘤的血管中产生流体力
巴蒂亚说，研究人员在这项研究中使用的粒子足够大，可以携带大量有效载荷，包括CRISPR基因组编辑系统所需的组件
她现在计划与舒尔勒合作，进一步开发这两种用于动物模型测试的磁性方法
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