科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種可生物降解微型機器人的大規(guī)模生產(chǎn)方法，這種機器人在輸送細胞和藥物后可以溶解在體內(nèi)。
為了創(chuàng)造一種每分鐘可以生產(chǎn)100多個可在體內(nèi)分解的微機器人技術(shù)，大邱慶北科技學院（DGIST）機器人和機電工程系的Hongsoo Choi教授團隊與韓國天主教大學首爾圣瑪麗醫(yī)院的Sung-Won Kim教授團隊以及蘇黎世聯(lián)邦理工學院的Bradley J.Nelson教授團隊合作。
以微創(chuàng)靶向精準治療為目標，構(gòu)建微型機器人的方法有很多。其中最受歡迎的是被稱為雙光子聚合法的超精細3D打印工藝，它通過兩個激光器相交引發(fā)合成樹脂的聚合。這種技術(shù)有能力創(chuàng)建具有納米級精度的結(jié)構(gòu)。缺點是創(chuàng)建一個微型機器人需要大量的時間，因為體素，即通過3D打印實現(xiàn)的像素，必須連續(xù)固化。此外，在雙光子聚合過程中，機器人中的磁性納米粒子可能會阻礙光路。當利用高濃度的磁性納米粒子時，過程結(jié)果可能不均勻。
為了解決目前微機器人生產(chǎn)技術(shù)的限制，DGIST教授Hongsoo Choi的研究團隊創(chuàng)造了一種方法，通過將磁性納米顆粒和可生物降解的甲基丙烯酸明膠的混合物流到微流控芯片上，以每分鐘100個的高速度制造微機器人，該混合物可以通過光固化。與現(xiàn)有的雙光子聚合方法相比，這可以使制造微型機器人的速度提高1萬倍以上。
然后，用這種技術(shù)生產(chǎn)的微型機器人與從人的鼻子中收集的人類鼻甲骨干細胞進行培養(yǎng)，以誘導干細胞粘附到微型機器人的表面。通過這一過程，制造了一個干細胞攜帶的微型機器人，包括內(nèi)部的磁性納米顆粒和附著在外表面的干細胞。當機器人內(nèi)部的磁性納米粒子對外部磁場作出反應(yīng)時，機器人就會移動，并能移動到所需的位置。
在現(xiàn)有的干細胞療法中，選擇性的細胞輸送是困難的。然而，攜帶干細胞的微型機器人可以通過實時控制電磁場控制系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場而移動到所需的位置。研究小組進行了一項實驗，檢查攜帶干細胞的微型機器人是否能通過一個迷宮狀的微通道到達目標點，并因此證實機器人可以移動到所需的位置。
此外，通過將攜帶微型機器人的干細胞與一種降解酶進行孵化，評估了微型機器人的可降解性。孵化6小時后，微機器人完全解體，機器人內(nèi)部的磁性納米粒子被磁場控制系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場收集。干細胞在微型機器人被解體的地方增殖。隨后，干細胞被誘導分化成神經(jīng)細胞，以確認正常分化；干細胞在大約21天后被分化成神經(jīng)細胞。該實驗驗證了使用微型機器人將干細胞運送到所需位置是可能的，而且運送的干細胞可以通過表現(xiàn)出增殖和分化來作為一種有針對性的精確治療劑。
