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具有自推进和导航功能的生物混合微型机器人（例如，细菌或精子驱动的微型机器人）游泳已成为令人兴奋的研究领域，这归因于它们在人体难以触及的区域中可控制的运动，以实现无创药物输送和治疗。但是，当前的基于细胞的微型机器人在进入人体时容易受到免疫攻击和清除。最近，哈尔滨工业大学HongyueZhang，ZeshengLi和高长永教授团队报道了一种基于中性粒细胞的微型机器人（“neutrobot”），可以在体内将货物主动运送至恶性神经胶质瘤。嗜中性机器人是通过天然嗜中性粒细胞通过包裹大肠杆菌膜的载药磁性纳米凝胶的吞噬作用而构建的，其中大肠杆菌膜的伪装提高了吞噬作用的效率，还防止了嗜中性粒细胞内部的药物泄漏。

在暴露于旋转磁场后，由于可控的血管内运动，中性机器人可以自主聚集在大脑中，随后通过中性机器人沿着炎症因子梯度的正趋化运动越过血脑屏障。与传统的药物注射相比，使用这种双重反应的中性机器人进行靶向药物递送实质上抑制了肿瘤细胞的增殖。继承了当前人工微机器人无法匹敌的天然嗜中性粒细胞的生物学特性和功能，本研究开发的嗜中性机器人为未来的精密生物医学提供了一条有希望的途径。相关论文以题为Dual-responsivebiohybridneutrobotsforactivetargetdelivery发表在《ScienceRobotics》上。

作者提出了一种双反应（DR）混合NE微机器人，称为中性机器人，能够沿炎症因子的梯度进行磁驱动的血管内运动和趋化行为，以穿过BBB进行体内主动恶性神经胶质瘤治疗（图1）。

图1体内双反应中性机器人的活性疗法示意图。

中子机器人的建造

双反应杂交中子机器人的构建主要包括三个步骤：基于明胶的纳米凝胶的合成，大肠杆菌膜包被的纳米凝胶的制备（EM

nanogels）和NE对EM

nanogels的吞噬作用，如图1A所示。图2A中的TEM图像表明，所制备的EM纳米球具有平均直径约为nm的球形几何结构和核-壳结构。EM囊泡融合前后纳米凝胶表面电荷的测量结果表明，表面ζ电势从-7.9±1.3mV（纳摩尔）变为-13.4±0.7mV（EM

nanogels），接近于纯EM囊泡（13.9±1.3mV）（图2B）。根据磁化曲线，EM

nanogels显示出典型的超顺磁行为，其饱和磁化（Ms）值为38.2emug-1（图2C）。

图2.双反应中性机器人的制备和表征。

磁致中子机器人的可控运动

图3A示出了在聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底上的磁致中子机器人的运动的示意图。在在低雷诺数条件下，在6mT的磁场强度下，速度几乎从1Hz的2.5μms-1线性增加到9Hz的6.9μms-1（图3B）。然后，作者研究了电磁中子机器人的运动学特性。从图3C中的延时图像显示，三个中子机器人在15mT和2Hz的RMF下沿给定方向以5.5μms-1的速度沿给定方向自主滚动。

图3.中子机器人的可控磁致动。

一群中性机器人的集体运动

为了满足实际的生物医学用途，至关重要的是要实现中子机器人的集体运动控制，因为此功能为体内时空，分辨率受限的成像技术提供了实现复杂任务和实时可视化的途径。由于中子机器人在基板上的磁性旋转会引起局部不对称流动，因此相邻的滚动中子机器人由于其局部流体的相互作用而有望组装成一个群（图4A）。从图4B中的延时图像说明了四个中子机器人在椭圆极化RMF（频率为15Hz）上在基板上的相互作用行为。

图4中子机器人群的磁力驱动。

中性机器人在趋化因子梯度下的趋化动力学

为了实现对炎症部位的精确识别和主动靶标递送，作者研究了中子机器人沿趋化因子浓度梯度在图5A中示意性显示的通道中的趋化动力学。在这里，一块含1μMfMLP的琼脂糖水凝胶被用作趋化因子源，以产生趋化因子梯度（CG）。图5B中的中子机器人的延时图像显示，中子机器人向包含1μMfMLP的水凝胶区域移动，表明中子机器人的趋化行为。

图5.中性机器人在CG上的趋化动力学。（A）沿趋化因子梯度的中子机器人趋化运动示意图。为了建模CG，将fMLP（绿色）加载到琼脂糖水凝胶中，然后将所得水凝胶置于溶液中以创建CG。（B）延时图像说明了中性机器人沿含1μMfMLP的琼脂糖凝胶沿CG的趋化运动。比例尺，10μm。（C）在fMLP（10pMμm-1）梯度下中子机器人的轨迹（n80）和（D）方向分布。趋化运动的持续时间为20分钟。（E）NEs和中性机器人的趋化速度对fMLP梯度的依赖性。（F）中子机器人的CI（距离与路径长度之比）对fMLP梯度的依赖关系。（G）CG下中子机器人的TAD（n=）。（H）在不同梯度的fMLP下中子机器人在0°时的TAD。

图6：中性机器人的双响应血管内运动。

参考文献：

ScienceRobotics24Mar:

Vol.6,Issue52,eaaz

DOI:10./scirobotics.aaz

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