CN114432229A - 一种靶向投递的微t型机器人装置及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种靶向投递的微T型机器人装置，所述装置包括：包括在T型结构中的横向头部与竖向尾部，其特征在于，所述横向头部和所述竖向尾部连接处在T型结构的竖向部分，所述竖向尾部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒，所述横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相，内部嵌有免疫细胞。本申请能够不需要免疫细胞“武装”抗体片段，实现免疫细胞准确到达病变位置进行高效、定向的治疗。
Description
技术领域
本申请涉及材料合成和生物医学技术领域，具体而言，涉及一种靶向投递的微T型机器人装置及应用方法。
背景技术
根据世界卫生组织发布的数据，现癌症主要的治疗方法是手术、放疗或化疗，但这些治疗方法会给患者造成不同程度的副作用，严重影响患者的生存质量。因此，寻找高效、低副作用的治疗方法成为了研究热点之一。
免疫细胞生物治疗作为一种新型的癌症治疗方法，其通过生物技术方法采集患者体内的免疫细胞进行体外培养、扩增，然后再置入患者体内，进行免疫功能的补充和增强，从而达到治疗癌症的目的。该治疗方法有定向、副作用少等优势。但免疫细胞治疗产品需要在细胞表面“武装”靶向肿瘤细胞抗原的抗体片段，使注射体内的免疫细胞可以准确到达病变位置。而获取肿瘤细胞抗原的抗体片段将需要研究人员对病变组织样本的特异性表达以及抗体序列对靶点的特异性识别进行严格把关。寻找抗体片段的过程将消耗医疗人员大量的精力、时间，阻碍了免疫细胞生物治疗的广泛使用。
因此，如何能够不需要免疫细胞“武装”抗体片段，实现免疫细胞准确到达病变位置进行高效、定向的治疗，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
本发明公开了一种靶向投递的微T型机器人装置，用于解决现有技术中无法简单高效的将免疫细胞准确送至病变位置进行定向治疗的技术问题，所述装置包括在T型结构中的横向头部与竖向尾部，其特征在于，所述横向头部和所述竖向尾部连接处在T型结构的竖向部分，所述竖向尾部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒，所述横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相，内部嵌有免疫细胞。
可选地，所述竖向尾部在均匀电场作用下，发生电沉积形成交联网络密度分布平缓均匀的海藻酸盐水凝胶固相，所述竖向头部在非均匀电场作用下，发生电沉积形成的非均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相。
可选地，根据靶向组织位置的PH值，通过外加电场进行电沉积固化所述横向头部，控制所述横向头部内的海藻酸钠水凝胶内部的交联网络密度分布情况，以使所述横向头部在靶向组织位置发生自卷曲形变。
可选地，所述微T型机器人的竖向尾部在外部磁场的作用下到达靶向组织位置。
相应地，本发明还提出了一种靶向投递的微T型机器人应用方法，所述方法包括：
当施加外部磁场时，微T型机器人到达靶向组织位置；
当到达所述靶向组织位置后，所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定。
可选地，当施加外部磁场时，微T型机器人到达靶向组织位置，具体为：
当施加外部变化磁场时，所述微T型机器人的竖向尾部内嵌的磁性纳米微粒受到磁场力的作用，使所述竖向尾部发生形变；
当所述竖向尾部发生形变进而带动所述微T型机器人运动，最终控制所述微T 型机器人到达靶向组织位置。
可选地，
所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定后逐渐降解并释放所携带的所述免疫细胞。
可选地，
海藻酸盐水凝胶与所述磁性纳米微粒能够自降解并且对身体无副作用。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
本发明公开了一种靶向投递的微T型机器人装置，所述装置包括：包括在T 型结构中的横向头部与竖向尾部，其特征在于，所述横向头部和所述竖向尾部连接处在T型结构的竖向部分，所述竖向尾部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒，所述横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相，内部嵌有免疫细胞。本申请能够不需要免疫细胞“武装”抗体片段，实现免疫细胞准确到达病变位置进行高效、定向的治疗。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的一种靶向投递的微T型机器人装置的结构示意图；
图2是根据本申请实施例提供的一种靶向投递的微T型机器人应用方法的流程示意图；
图3是根据本申请实施例提供的一种微T型机器人结构示意图；
图4是根据本申请实施例提供的一种微T型机器人的投递流程图。
附图标记说明
头部横向部分1，头部竖向部分2，竖向尾部3。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示本发明实施例提出的一种靶向投递的微T型机器人装置的结构示意图，该装置包括在T型结构中的横向头部与竖向尾部3，其特征在于，所述横向头部与所述竖向尾部3连接处在T型结构的竖向部分，所述竖向尾部3的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒，所述横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相。
具体的，横向头部包括头部横向部分1与头部竖向部分2，头部竖向部分2 与竖向尾部3相互连接，交接处选择在T型结构的竖向部分，可以有效避免T型交叉处因应力集中发生断裂情况出现。所述竖向尾部3的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒，所述横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相。所述横向头部的头部横向部分1内部嵌有免疫细胞。
在本发明的实施例中，所述竖向尾部3被制作成海藻酸盐水凝胶溶相，在均匀电场作用下，发生电沉积形成交联网络密度分布平缓均匀的海藻酸盐水凝胶固相，所述横向头部被制作成海藻酸盐水凝胶溶相，在非均匀电场作用下，发生电沉积形成非均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相。
具体的，竖向尾部3是由海藻酸盐水凝胶溶相加入磁性纳米微粒在均匀电场作用下，发生电沉积形成的平缓均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相，横向头部是由海藻酸盐水凝胶溶相加入免疫细胞在非均匀电场作用下，发生电沉积形成的非均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相，其中交联网络密度分布与所加电场的非均匀分布程度有关，由此可以通过控制所加非均匀电场的分布，从而控制横向头部的交联网络密度的分布。
在本发明的实施例中，根据靶向组织位置的PH值，通过外加电场进行电沉积固化所述横向头部，控制所述横向头部内的海藻酸钠水凝胶内部的交联网络密度分布情况以使所述横向头部在靶向组织位置发生自卷曲形变。
在本发明的实施例中，所述微T型机器人的竖向尾部3在外部磁场的作用下到达靶向组织位置，横向头部在体内PH值的作用下进行靶向组织位置自固定。
具体的，当外部施加相应磁场时，微T型机器人的竖向尾部3内嵌的磁性纳米微粒将受到磁场力的作用，使竖向尾部3发生形变从而带动微T型机器人进行运动。由于竖向尾部3的内部交联网络密度分布均匀，使其发生收缩时产生的应变梯度更加均匀，方向也更加一致，以至于其可以大量重复的发生形变而不使结构发生破坏。通过外加磁场和磁性纳米微粒共同作用可以在人体内部实现被动长距离运动，为免疫细胞的长距离运输提供了保障。由此微T型机器人可以由外加磁场作用下，携带相应免疫细胞到达人体癌变的靶向组织位置。横向头部的交联网络密度的分布情况能够在所述PH值下发生自卷曲变形，因此可以贴附并抓取靶向组织位置，采用T型结构设计，其竖向尾部部分为微T机器人运动提供动力；横向头部部分为微T机器人的贴附、抓取提供结构优势。随着时间的推移，微T 型机器人将发生降解尾部脱离并逐步释放所携带的免疫细胞到指定的靶向组织位置。
如图2所示本发明实施例提出的一种靶向投递的微T型机器人应用方法的流程示意图，该方法包括：
S201，当施加外部磁场时，微T型机器人到达靶向组织位置。
具体的，当外部施加相应磁场时，微T型机器人的竖向尾部部分内嵌的磁性纳米微粒将受到磁场力的作用，使竖向尾部部分发生形变从而带动微T型机器人进行运动，微T型机器人的竖向尾部到达靶向组织位置，由于微T型机器人横向头部设置有免疫细胞，因此免疫细胞也到达靶向组织位置。
为了确保免疫细胞到达癌变位置，在本方案的优选实施例中，当施加外部磁场时，微T型机器人到达靶向组织位置，具体为：
当施加外部变化磁场时，所述微T型机器人的竖向尾部内嵌的磁性纳米微粒受到磁场力的作用，使所述竖向尾部发生形变；
当所述竖向尾部发生形变进而带动所述微T型机器人运动，最终控制所述微T 型机器人到达靶向组织位置。
具体的，当外部施加相应磁场时，微T型机器人的竖向尾部内嵌的磁性纳米微粒将受到磁场力的作用，使竖向尾部发生形变从而带动微T型机器人进行运动。由于竖向尾部内部交联网络密度分布均匀，使其发生收缩时产生的应变梯度更加均匀，方向也更加一致，以至于其可以大量重复的发生形变而不使结构发生破坏。在施加变化磁场时，微T型机器人可以发生反复变形，从而在人体内部实现长距离的运动，由此微T型机器人可以由外加磁场作用下，携带相应免疫细胞到达人体癌变的靶向组织位置。
S202，当到达所述靶向组织位置后，所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定。
具体的，人体癌变的靶向组织位置所在的理化环境存在不同，PH数值不同。因此提前判断人体癌变的靶向组织位置PH数值，通过编程控制外加非均匀电场的分布，使得横向头部的内部形成非均匀交联网络密度分布，单一的海藻酸盐水凝胶结构由于内部的非均匀交联网络密度分布使得其可以在人体内的不同位置不同的理化环境下进行自主形变。当所述横向头部的交联网络密度的分布情况能够在所述PH数值下发生自卷曲变形时，所述横向头部部分实现所述靶向组织位置自固定。举例来说，人体胃部的PH值范围在0.9～1.8，当胃部的某一位置发生病变，横向头部部分根据胃部的PH值范围，通过编程控制外加非均匀电场的分布，使得横向头部内部的交联网络密度的分布情况能够在此PH数值下发生自卷曲变形。从而可以环抱某微结构实现固定作用，微结构可以为血管等人体微组织。由于海藻酸盐水凝胶生物兼容性好、可降解，当达到目标位置进行自固定，随着时间的推移，微T型机器人将发生降解并逐步释放所携带的免疫细胞到指定的靶向组织位置也就是癌变部位，实现缓控靶向治疗。
需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他基于微T型机器人携带的药物、细胞等投递到靶向组织位置均属于本申请的保护范围。
为了能够实现进入靶向组织位置免疫细胞进行定向治疗，在本方案的优选实施例中，所述微T型机器人到达所述靶向组织位置后逐渐降解并释放所携带的所述免疫细胞。
具体的，竖向尾部部分的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒；横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相，所述横向头部还包括用于实现靶向治疗的所述免疫细胞。所述竖向尾部在均匀电场作用下，发生电沉积形成交联网络密度分布平缓均匀的海藻酸盐水凝胶固相；所述竖向头部在非均匀电场作用下，发生电沉积形成非均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相。如图3所示为微T 型机器人结构示意图，深色部分为竖向尾部部分，浅色部分为横向头部部分，竖向尾部部分是由海藻酸盐水凝胶溶相加入磁性纳米微粒在均匀电场作用下，发生电沉积形成的平缓均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相，横向头部部分是由海藻酸盐水凝胶溶相加入免疫细胞在非均匀电场作用下，发生电沉积形成的非均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相，其中交联网络密度分布与所加电场的非均匀分布程度有关，由此可以通过控制所加非均匀电场的分布，从而控制横向头部部分的交联网络密度的分布。将磁性纳米微粒、免疫细胞混入溶相海藻酸钠水凝胶再进行电沉积固化，使得微粒、细胞可以嵌入到微结构中。
为了释放微T型机器人内部的免疫细胞，在本方案的优选实施例中，
所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定后逐渐降解并释放所携带的所述免疫细胞。
具体的，由于海藻酸盐水凝胶生物兼容性好、可降解，当达到靶向组织位置后进行自固定，随着时间的推移，所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定后逐渐降解并释放所携带的免疫细胞到指定的癌变部位，实现缓控靶向治疗。所述海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒材料生物兼容好能够自降解并且对身体无副作用。
本发明公开了一种靶向投递的微T型机器人装置，所述装置包括：包括横向头部与竖向尾部，其特征在于，所述横向头部与所述竖向尾部连接处在竖向尾部位置，所述竖向尾部的材料为海藻酸盐水凝胶与磁性纳米微粒，所述头部的材料为海藻酸盐水凝胶，本申请能够不需要免疫细胞“武装”抗体片段，实现免疫细胞准确到达病变位置进行高效、定向的治疗。
为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。
如图4所示为微T型机器人的投递流程图，当外部施加相应磁场时，微T型机器人的竖向尾部内嵌的磁性纳米微粒将受到磁场力的作用，使竖向尾部发生形变从而带动微T型机器人进行运动。由于竖向尾部部分内部交联网络密度分布均匀，使其发生收缩时产生的应变梯度更加均匀，方向也更加一致，以至于其可以大量重复的发生形变而不使结构发生破坏。通过外加磁场和磁性纳米微粒共同作用可以在人体内部实现被动长距离运动，为免疫细胞的长距离运输提供了保障。由此微T型机器人可以由外加磁场作用下，携带相应免疫细胞到达人体癌变的靶向组织位置。横向头部的交联网络密度的分布情况能够在所述PH数值下发生自卷曲变形，因此可以贴附并抓取靶向组织位置，采用T型结构设计，其竖向尾部部分为微T机器人运动提供动力；横向头部为微T机器人的贴附、抓取提供结构优势。随着时间的推移，微T型机器人将发生降解尾部脱离并逐步释放所携带的免疫细胞到指定的靶向组织位置。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种靶向投递的微T型机器人装置，包括在T型结构中的横向头部与竖向尾部，其特征在于，所述横向头部和所述竖向尾部连接处在T型结构的竖向部分，所述竖向尾部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相与磁性纳米微粒，所述横向头部的材料为海藻酸盐水凝胶溶相，内部嵌有免疫细胞。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述竖向尾部在均匀电场作用下，发生电沉积形成交联网络密度分布平缓均匀的海藻酸盐水凝胶固相，所述竖向头部在非均匀电场作用下，发生电沉积形成非均匀的交联网络密度分布的海藻酸盐水凝胶固相。
3.如权利要求2所述装置，其特征在于，根据靶向组织位置的PH值，通过外加电场进行电沉积固化所述横向头部，控制所述横向头部内的海藻酸钠水凝胶内部的交联网络密度分布情况，以使所述横向头部在靶向组织位置发生自卷曲形变。
4.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述微T型机器人的竖向尾部在外部磁场的作用下到达靶向组织位置。
5.一种靶向投递的微T型机器人应用方法，其特征在于，所述方法包括：
当施加外部磁场时，微T型机器人到达靶向组织位置；
当到达所述靶向组织位置后，所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定。
6.如权利要求5所述方法，其特征在于，当施加外部磁场时，微T型机器人到达靶向组织位置，具体为：
当施加外部变化磁场时，所述微T型机器人的竖向尾部内嵌的磁性纳米微粒受到磁场力的作用，使所述竖向尾部发生形变；
当所述竖向尾部发生形变进而带动所述微T型机器人运动，最终控制所述微T型机器人到达靶向组织位置。
7.如权利要求6所述方法，其特征在于，
所述微T型机器人的横向头部进行靶向组织位置自固定后逐渐降解并释放所携带的所述免疫细胞。
8.如权利要求6所述方法，其特征在于，
海藻酸盐水凝胶与所述磁性纳米微粒能够自降解并且对身体无副作用。
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