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激光脉冲激活的微生物可以将药物输送给肿瘤

经过编辑设计世界|2019年7月29日

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针对漂亮的身体部位的医疗是一种像药物本身一样古老的练习。下降进入痒的眼睛。一个破碎的手臂进入一个施放。但通常我们在身体内部的东西,并不是那么容易到达。在这种情况下,可能会要求诸如手术或化学疗法的治疗。CALTECH工程和应用科学分工的一对研究人员正在致力于一种全新的治疗形式 - 可以在机身内部的特定斑点向身体外部监测和控制的特定斑点来锻炼。

“微型机器人的概念真的很酷,因为你可以把微型机械带到你需要的地方,”他说音)王布伦大学医学工程和电气工程教授加利福尼亚州理工学院.“它可能是药物输送,或预先设计的显微外科手术。”

微机器是王的联合研究项目魏高医学工程助理教授,旨在治疗消化道肿瘤。

发展喷气动力微型机器人

微生物组成的镁金属的微观球体,涂有薄层金和二甲苯,一种抗蚀剂的聚合物。这些层留下球体的圆形部分,种种像舷窗一样。镁的未覆盖部分与消化道中的流体反应,产生小气泡。气泡流像射流一样起作用,并向球体推动,直到它与附近的组织碰撞。

在他们自己身上,可以放大可能有趣的镁球形微机器,但它们并不特别有用。将它们从新颖性转变为用于提供药物的车辆,王和高对它们进行了一些修改。

首先,在单个微球及其parylene coat之间夹一层药物。然后,为了保护微型机器人不受胃的恶劣环境的影响,他们被包裹在石蜡制成的微胶囊中。

激光引导送货

在这个阶段,球形能够携带药物,但仍然缺乏将它们递送到所需位置的重要能力。为此,王和高使用光声计算机断层扫描(PACT),由王开发的技术使用红外激光脉冲。

红外激光通过组织扩散,被血红细胞中的载氧血红蛋白分子吸收,导致分子产生超声波振动。这些超声波振动被压在皮肤上的传感器捕捉到。来自这些传感器的数据被用来创建人体内部结构的图像。

此前,王先生表明,Pact的变化可用于鉴定乳腺肿瘤,甚至单个癌细胞。关于微机器,该技术有两份工作。第一个是成像。通过使用PACT,研究人员可以在消化道中发现肿瘤,并追踪微型乳液的位置,在PACT图像中强烈显示。

激光脉冲激活的微生物可以将药物输送给肿瘤

由激光激活和由镁喷气机供电的微生物可以在人体内输送药物。资料来源:CALTECH.

一旦微型机器人到达肿瘤附近,就会使用高功率连续波近红外激光束来激活它们。由于微型机器人吸收红外光的能力很强,它们会短暂升温,融化它们周围的蜡囊,让它们暴露在消化液中。

此时,MicroObots的泡沫喷气机激活,微米速率开始蜂拥而至。喷气机不是可转向的,所以该技术是一种霰弹枪方法 - 微机器人不会击中目标区域,但很多才会。当他们这样做时,它们会坚持表面并开始释放他们的药物有效载荷。

“这些微型马达可以穿透消化道粘液,并在那里停留很长时间。这改善了药物递送。”“但因为它们是由镁制成的,所以它们具有生物相容性和可生物降解性。”

推概念

动物模型中的测试表明,微机器按预期执行,但高和王表示他们计划继续推动前进的研究。

“我们展示了你可以到达患病区域并激活微米杆菌的概念,”高说。“下一步是评估它们的治疗效果。”

高潮还说他想开发微米的变化可以操作在身体的其他部位,以及不同类型的推进系统。

王说他的目标是改善他的协议系统如何与微机器相互作用。它使用的红外激光灯有些困难到达身体的深层部分,但他说应该开发一个可以进一步渗透的系统。

描述微型机器人研究的论文,题目为:由光声断层扫描引导的微生物系统,用于在肠道中有针对性导航体内,发表在7月24日的科学机器人.其他合著者包括加州理工学院的吴志光、李磊、杨怡然(18岁硕士)、李阳和杨素允;以及圣路易斯华盛顿大学的胡鹏。这项研究的资金由美国国立卫生研究院和加州理工学院的唐娜和本杰明·m·罗森生物工程中心提供。

编者按:本文转载于加州理工学院。


了下:机器人的报告,机器人技术•机器人抓手•末端执行器
标记:卡尔赫,加利福尼亚州理工学院

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