具有适应性移动性的机器人微囊组件,用于针对性处理坚固的生物微环境.
Hong Huy Tran1,2,3,4, Zhenting Xiang1,2,4, Min Jun Oh1,2,3,4
1Center for Innovation & Precision Dentistry, School of Dental Medicine, School of Engineering and Applied Science, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, United States.
ACS nano
|January 13, 2025
概括
新的微机器人可以在复杂的生物环境中导航,以提供有针对性的药物. 层次组装使自我重新配置的微囊集体能够实现高级生物医学应用的增强移动性和货物保护.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 目前的磁性微机器人在复杂的生物地形中面临着导航的局限性,原因是工程间子单元相互作用的挑战.
- 固体单体粒子微机器人缺乏适应不规则环境和狭窄空间所需的集体适应性.
研究的目的:
- 设计和开发具有多轴移动性和集体适应性的等级组装微机器人.
- 为生物医学应用设计稳定,自我重组的微机器人结构,能够携带和保护内部的货物.
主要方法:
- 利用双重乳液模板和磁控,从含有氧化铁和纳米粒子的微囊中创建多个单元机器人集体.
- 设计了子单元之间的潜在磁相互作用能量,以实现稳定,自我重新配置的结构.
- 研究了不对称的纳米粒子定位对之间的潜在能量和在旋转磁场下的稳定性的影响.
主要成果:
- 证明不对称的氧化铁纳米粒子定位增强了体间的潜在能量,在不改变磁性易感性的情况下创建稳定的连接.
- 在微囊集体中观察到出现的行为,包括自我重新配置为运动链状结构,用于穿越复杂的障碍物和崎的组织.
- 成功地向粘膜组织上的局部生物膜模型提供向的抗真菌药物,有效地杀死Candida而不损害宿主细胞.
结论:
- 层次组装可以创建携带货物的微机器人,具有集体,自我适应的移动性,用于在复杂的生物环境中导航.
- 这些微机器人为推进向药物输送和非侵入性生物医学程序提供了一个有希望的平台.
- 开发的微机器人克服了当前系统在穿越具有挑战性的生物地形和狭窄空间方面的局限性.
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