CN115068607B - 相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达及其制备方法与应用，属于材料与生物技术领域。所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法，包括将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球表面的步骤。本发明提供了一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，其是一种非侵入性和非接触式策略，可以通过界面工程在固体基质上实现相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的多功能操纵。本发明的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达系统对具有光热特性的颗粒都是适用的。最重要的是，解决了现有技术中微纳米马达只能在水相环境中驱动的问题。
Description
技术领域
本发明属于材料与生物技术领域，特别涉及一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达及其制备方法与应用。
背景技术
自推进式微纳米马达在越来越多的领域引起了广泛的兴趣，包括纳米组装，靶向药物输送和环境修复。这些微纳马达能够将不同形式的能量(外界物理场或化学能)转化成为驱动的机械能，并且有相当的速度和可控性。随着激光技术的广泛应用，光相比其他物理源能以高度精确的空间和时间分辨率被远程无线控制，因为光驱动马达成为该领域的前沿热点。而近红外光因为具有生物安全和组织穿透能力而在生物医学领域具有广泛应用前景，目前近红外光驱动的微马达除了需要依赖化学燃料的光驱动马达以外，主要是利用光热效应产生的温度梯度来驱动，具体是将光热材料引入到微纳米粒子中，在近红外光照射下光热材料产生热量使粒子局部升温而形成不对称的热梯度，进而产生沿温度梯度的“自热泳”运动。
为了将这些微纳米马达构建成功能装置实现应用，需要将颗粒按照所需的功能进行驱动。光驱动马达的运用目前仅限在水环境中才能实现，无法在固态表面运动是目前光驱动马达运用所面临的瓶颈和巨大挑战。为了解决这一重要问题，在固体基质上的微纳米运动引起了科学家的注意。与固-液界面相比，在固-固界面上的范德华摩擦力要强得多，从而限制了固相基材上的颗粒的远程受控自主运动。因此，有效操纵固体基质上的颗粒的关键在于调节界面相互作用，以减少运动过程中的摩擦力，并转化外场能量产生驱动力。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达。
本发明的再一目的在于提供上述相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法，包括将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)表面的步骤。
所述的还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)的制备方法已在Xiang Zhou etal.Near-Infrared Light-Steered Graphene Aerogel Micromotor with High Speedand Precise Navigation for Active Transport and Microassembly.ACS AppliedMaterials&Interfaces,2020,12,23134-23144中公开。
所述的将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)表面的方法优选为化学气相沉积法。
一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，通过上述制备方法制备得到。
所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在固相环境中的应用。
一种在固相表面驱动相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的方法，包括如下步骤：在相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达和固相之间涂覆相转变水凝胶，用近红外激光照射相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，待相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达温度高于相转变水凝胶的相转变温度时，相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达周围的凝胶变为液态，液态的凝胶作为可相变的运动轨道推动相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达沿激光束方向运动。
所述的相转变水凝胶具有温度敏感性有利于实现固-液相转变，即加热后熔化为液体，冷却后能恢复凝胶固态。
所述的相转变水凝胶优选为具有温度敏感性和生物相容性的凝胶；进一步优选包括明胶、琼脂糖和普朗尼克F127中的至少一种；更优选为明胶。
所述的相转变水凝胶的质量分数优选为1％～8％；进一步优选为2％～6％；更优选为2％。
所述的相转变水凝胶的厚度大于相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的直径。
所述的近红外激光照射的功率优选不小于3.82W/m2、波长为808nm；更优选为3.82～6.37W/mm2、波长为808nm。
本发明在固相表面驱动相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的方法中，通过改变相转变水凝胶的浓度、光照功率来控制运动速度，通过改变激光照射方向来控制运动方向。
所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在作为治疗和/或预防癌症药物中的应用。所述的癌症优选包括但不限于乳腺癌。
所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在作为治疗和/或预防癌症药物的使用方法，包括如下步骤：
在肿瘤组织周围涂覆凝胶形成凝胶层，在近红外光照射下使相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在凝胶层表面可控运动，待相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达运动到肿瘤部位后，提高近红外光功率，在近红外光照射下使肿瘤消融。
所述的凝胶层的厚度大于相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的直径。
所述的凝胶优选为具有温度敏感性和生物相容性的凝胶；进一步优选包括明胶、琼脂糖和普朗尼克F127中的至少一种；更优选为明胶。
所述的凝胶的质量分数优选为1％～8％；进一步优选为2％～6％；更优选为2％。
本发明的凝胶具备可逆的固-液相转变能力，使凝胶成为相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达与固相生物组织之间可相变的运动轨道(凝胶与相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达接触部分因光热效应而液化，光控相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在热泳效应作用下可以在涂有凝胶的固相生物组织表面可控运动。
所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在凝胶层表面可控运动时，近红外光的功率优选不小于3.82W/m2、波长为808nm；更优选为3.82～6.37W/mm2、波长为808nm。
所述的在近红外光照射下使肿瘤消融时，近红外光的功率优选不低于5W/mm2、波长为808nm；进一步优选为5～6.37W/mm2、波长为808nm；更优选为6.37W/mm2、波长为808nm。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供了一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，其是一种非侵入性和非接触式策略，可以通过界面工程在固体基质上实现相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的多功能操纵。本发明的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达对具有光热特性的颗粒都是适用的。最重要的是，解决了现有技术中微纳米马达只能在水相环境中驱动的问题。本发明为固相表面相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)的受控自主运动的发展提供了范例，利用光热致凝胶相转变的方法可将相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)应用于各种固体胶体界面，从而丰富了相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)在各类固态场景(例如固态材料表面功能化、医学手术等)中的运用潜力。
(2)本发明在固相表面驱动相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的方法中，相转变水凝胶引入到RGOAM@Au与固相界面之间作为可相变的运动轨道，使RGOAM@Au能在固相表面可控运动，通过改变相转变水凝胶的浓度、光照功率来控制运动速度，通过改变激光照射方向来控制运动方向。具体地，利用Au涂层的还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM@Au)的光热效果使凝胶层发生凝胶-溶胶转变，从而使相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)与凝胶之间的摩擦力大大降低。然后，它能够由不对称近红外光照引起RGOAM@Au周围形成热度梯度，从而在Marangoni效应下推动RGOAM@Au在溶胶界面上运动，进而实现光热驱动。待RGOAM@Au移开后，溶胶冷却而恢复固态界面。本发明的RGOAM@Au可以用于在固体基质上进行微纳米马达(微机器人)的驱动、操作和图案化，并进一步将RGOAM@Au运用于肿瘤的光热消融手术，我们还可以将其应用于其他潜在的生物医学诊断和治疗应用。
附图说明
图1为RGOAM@Au的表征结果图；其中，A为RGOAM@Au的制备示意图；B为RGOAM和RGOAM@Au在喷金前后的实物图；C为RGOAM@Au的SEM结果图；D为RGOAM@Au的C和Au两种元素的EDX分析图。
图2为RGOAM和RGOAM@Au的运动表征结果图；A为RGOAM和RGOAM@Au的热成像结果图；B为RGOAM和RGOAM@Au的温度随时间变化曲线图；C为激光照射RGOAM和RGOAM@Au 30s的光热响应结果图；D为没有光学加热条件下，RGOAM@Au在凝胶表面的静止附着图；E为光学加热条件下，RGOAM@Au使下方凝胶发生液化的情况图；F为RGOAM@Au周围凝胶发生固液转变的情况下，推动RGOAM@Au沿激光束方向移动的示意图；G为关闭光学加热条件下，RGOAM@Au下方的凝胶冷却恢复固态的情况图；H为激光操控RGOAM@Au在凝胶表面进行实时往返直线运动的过程图；I为RGOAM@Au在凝胶表面的50次循环往返运动的速度结果图；其中，比例尺为1.8mm。
图3为RGOAM@Au在凝胶表面的近红外驱动性能结果图；其中，A为不同明胶浓度下RGOAM和RGOAM@Au的运动实物图，其中，红色虚线用于标识RGOAM和RGOAM@Au的位置；B为不同浓度的明胶相变后，溶液的粘度变化结果图；C为不同浓度明胶对RGOAM和RGOAM@Au运动速度的影响结果图；D为不同浓度明胶对RGOAM和RGOAM@Au产生的推进力的影响结果图；其中，比例尺为1.8mm。
图4为RGOAM@Au在2％明胶表面的定向运动和图案化能力结果图；其中，A为近红外驱动RGOAM@Au在2％明胶表面的迷宫中的导航运动结果图；B为光引导RGOAM@Au形成的JNU形阵列结果图，其中，黄色虚线椭圆用于识别相应时间点的微球位置；C为光引导RGOAM@Au在相应时间点的位置结果图；D为光引导RGOAM@Au的速度结果图；其中，比例尺为1.8mm。
图5为RGOAM@Au在2％明胶表面上的可重构图案结果图；其中，A为五个直径为600μm的RGOAM@Au在2％明胶表面上的可重构图案的路径规划图；B为五个直径为600μm的RGOAM@Au在2％明胶表面上的可重构图案的实时路径图；其中，比例尺为1.8mm。
图6为RGOAM@Au在2％明胶表面的局部肿瘤消融实物图；其中，A为RGOAM@Au在2％明胶表面上用于靶向肿瘤的受控导航图；B为光驱动RGOAM@Au靶向肿瘤后消融肿瘤的过程图。
具体实施例
下面将结合实施方式和附图对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例中明胶浓度2％、4％、6％中的“％”均指质量分数g/100mL。
实施例1：RGOAM@Au的制备与表征
还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)的制备方法已在Xiang Zhou et al.Near-Infrared Light-Steered Graphene Aerogel Micromotor with High Speed andPrecise Navigation for Active Transport and Microassembly.ACS AppliedMaterials&Interfaces,2020,12,23134-23144中公开，本实施例中RGOAM@Au的制备方法如下：
RGOAM@Au的制备方法，包括如下步骤：
首先将3g、300目高纯鳞片石墨(购于南京先丰纳米材料科技有限公司)装入三口烧瓶中，在0℃冰浴条件下，缓慢加入70mL浓硫酸，得到混合溶液，然后将10g高锰酸钾缓慢分批次加入到混合溶液中，并保持反应温度低于20℃，反应15min，得到反应混合物，然后去除冰浴，反应混合物在35℃下保持一段时间，至颜色呈深褐色，即得深褐色溶液。在搅拌条件下，向深褐色溶液中缓慢滴加入150mL去离子水，升高温度至80℃，反应15min，随后依次缓慢加入500mL去离子水和30mL H2O2，持续搅拌2h，最终得到混合溶液，将最终得到的混合溶液静置后离心，然后用稀盐酸溶液和去离子水充分清洗，最后用透析袋在中性去离子水条件下透析一周，使最终得到的混合溶液的pH＝7.0，冷冻干燥后得到氧化石墨烯(GO)。
GO溶液(15mg/mL)被填充到一次性注射器中，并固定在注射器泵，然后，将该注射器泵由塑料管连接到电喷雾针。用V＝6-15mL/min的流速喷射GO溶液，从而产生三种不同粒径的微球(1000μm，500μm，100μm)。高压电源设置在12kV，正极连接到电喷针头。一个培养皿置于电喷针头下作为喷雾液滴收集容器，容器溶液由两层组成。上层是异辛烷溶液10-15mL，维持液滴的形状，第二层溶液由2.5g CaCl2、2.5g十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)、4.12g抗坏血酸(还原剂)、10mL乙醇和10mL去离子水组成。在凝固浴中，在培养皿底部放置一个搅拌子(转速：400r/min)进行搅拌，使液滴均匀分散。通过电喷雾针，在室温下，GO溶液在凝固浴中形成球形液滴。然后，将制备的微球用去离子水洗涤至少三次，并进行冷冻干燥，得到还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)。
将还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)铺在载玻片上，随后，通过75s的3次化学气相沉积循环将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)表面，使纳米金均匀喷涂在还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)表面，即得相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)。最后用镊子将其从载玻片取下来进行后续实验。
使用场发射扫描电子显微镜(SEM)拍摄电子显微镜图像，并通过EDX能谱在20kV的电压下获得RGOAM@Au的元素分布(C和Au)。
如图1所示。从图1A可以看出，通过电喷雾法，简便且大规模地制备了RGOAM@Au。通过喷金来提高光热转化效率，从而在较低的光照强度下提高材料的光热转换效率(ηRGOAM＝36.4％；ηRGOAM@Au＝52.3％)。
从1B可以看出，所制备的RGOAM@Au的直径为600μm。
我们利用扫描电子显微镜(SEM)对RGOAM@Au的表面微观结构进行了表征。如图1C，结果表明，由于氧化石墨烯(GO)纳米片的高交联密度，我们制备的RGOAM@Au的外层相对致密，同时，其内部为多孔气凝胶结构。说明相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)是多孔结构。
为了进一步了解RGOAM@Au表面上的元素分布，我们用EDX对RGOAM@Au的C和Au的分布进行了表征。如图1D所示，C和Au在RGOAM@Au周围呈现均匀分布，这表明通过离子溅射法成功获得了Au涂层的还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM@Au)。
实施例2：RGOAM@Au的运动表征
在一个内有凹槽的聚四氟乙烯模具(长度：7cm；宽度：2.4cm；高度：0.4cm)中，观察了还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)在三种不同质量分数(2％，4％，6％)的明胶界面上的推进情况。同时也观察了RGOAM@Au在2％明胶界面的推进情况，以证明金涂层具有提高运动速度的作用。采用808nm、6.32W/cm2激光系统提供近红外光源照射RGOAM和RGOAM@Au，触发RGOAM和RGOAM@Au的运动，然后用相机记录在808nm、光强为6.32W/mm2的NIR辐照下的运动行为。
如图2D-G所示，为了阐明固相表面光驱动RGOAM@Au的可行性，我们在聚四氟乙烯基板和Au涂层的还原氧化石墨烯气凝胶微球(即RGOAM@Au)之间涂覆了一层明胶凝胶薄层。涂覆的明胶可以充当由光热控制RGOAM@Au的轨道，来调节RGOAM@Au与基底界面之间的摩擦力，并操纵RGOAM@Au。在没有光学加热的情况下，明胶会形成一个薄的固体层，并且RGOAM@Au会在范德华摩擦力的作用下粘附到该层上(如图2D)。为了释放固体层与RGOAM@Au之间的粘结，将近红外光(NIR)激光束引导到RGOAM@Au上，RGOAM@Au的光热效应会产生大量的热量。为了研究样品的光热特性，我们采用热成像法测量了808nm、6.32W/cm2激光照射下RGOAM和RGOAM@Au的温度随时间变化曲线(如图2A)。
结果如图2B和2C所示，尽管RGOAM和RGOAM@Au都具有高效的光热转换能力，但RGOAM@Au的升温快于RGOAM，这与我们喷金的目的相符。当用808nm激光束以6.32W/cm2的激光功率照射RGOAM@Au时，在30s时间内温度可以达到70℃以上(图2B)，这高于明胶的相转变温度(35℃)。在该温度下，RGOAM@Au底部周围的明胶会发生局部快速相转变，变为液相(图2E)，而远离RGOAM@Au的明胶层仍保持固态。这种固-液相转变策略显著消除了RGOAM@Au和明胶层之间的范德华摩擦力，为光热驱动RGOAM@Au运动提供了可能。在RGOAM@Au周围凝胶发生固液转变的情况下，该温度梯度进一步产生暴露于RGOAM@Au两侧的明胶溶液不对称表面张力，从而形成了热泳力，推动了RGOAM@Au沿激光束方向移动(图2F)。通过操纵激光束或平移基板，可以将RGOAM@Au转向任何目标位置。图2H演示了使用808nm、6.32W/cm2激光操控RGOAM@Au进行实时直线运动的过程。可以看到，RGOAM@Au在87s内在约20mm的平面距离内运动，并且运动可重复50个循环而没有任何衰减。如图2I所示，我们还研究了RGOAM@Au的循环运动速度，在每个循环中可以达到的最大速度之间没有明显差异，这表明相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达RGOAM@Au在温敏凝胶表面上的光致驱动具有耐久性和可重复性。
实施例3：RGOAM@Au在凝胶表面的近红外驱动性能
在808nm、6.32W/cm2近红外(NIR)激光束照射下，我们比较了在2％明胶表面上RGOAM和RGOAM@Au的推进行为。我们又将RGOAM放在不同浓度的明胶(4％，6％)表面上并进行了一系列对照实验。
结果发现，RGOAM@Au可以在808nm、6.32W/mm2的NIR辐射下快速驱动，并且直到关闭光源，运动才停止。可以发现，在相同浓度下，RGOAM@Au的移动速度比RGOAM快，且明胶浓度越高，RGOAM@Au运动速度越慢(如图3A所示)。如图3B所示，随着明胶浓度的增大，相变后溶液的粘度变得越大，从而增大了RGOAM和RGOAM@Au运动时的阻力。如图3C所示，在相同的近红外光强度下，明胶浓度从2％增加到6％会导致RGOAM的运动速度从198.8mm/s降低到49.9mm/s，这表现出凝胶浓度依赖性。另外，将RGOAM和RGOAM@Au浸入明胶层中，单个RGOAM@Au产生的推进力可近似估算为：Fpropulsion＝Fstokes＝6πRηV(η是流体的粘度，R是球体的半径，V是流体与球体之间的相对速度)，计算结果如图3D所示。
实施例4：RGOAM@Au在迷宫中的精确导航
在光控导航实验中，将RGOAM@Au放置在一个涂覆2％明胶的矩形容器中，容器中设有模拟迷宫的通道。然后，RGOAM@Au由近红外激光(3.82W/mm2，808nm)照射沿着预先设计的路径移动，用相机记录了迷宫中的运动轨迹。
在这项研究中，我们也通过简单地调整光场的入射方向来实现RGOAM@Au精确的运动方向控制。为了证明RGOAM@Au的可控导航行为，我们将其放在2％明胶表面的迷宫中进行驱动。
如图4A所示，结果表明RGOAM@Au具有远程导航控制，可沿预先设计的路径无碰撞地移动到目标目的地。
为了评估固相表面相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达(RGOAM@Au)作为微制造工具的能力，我们探索了此种操作方法的图案化精度。
如图4B所示，我们使用操纵器将直径为600μm的八个分散的RGOAM@Au组装成JNU形阵列。阵列形成的过程可以由外部光场引导，并且还可以根据需要控制组装图案的均匀性和位置。
此外，我们拍摄了粒子组件的照片图像以精确确定它们在不同时间点的位置坐标(图4C)，并且还测量了RGOAM@Au在相应时间点的速度，如图4D所示。所有运动的粒子都接近于其目标位置，并且在不同方向上的运行速度相似。这表明在明胶溶液冷却后，范德华摩擦力足够强，可以维持固体基质上微体系结构的图案的稳定。
实施例5：RGOAM@Au的图案化和可重构化
图5A是五个600μm RGOAM@Au在2％明胶表面上的可重构图案的路径规划。首先将分散的RGOAM@Au组装成L形结构。然后通过近红外光(3.82W/mm2，808nm)引导将顶部粒子向下移动到右侧，将L形图案转换为正方形。下一步，将正方形的第二个左角处的粒子平移到右边的第二个，从而形成镜像的正方形图案。接下来，将正方形左下角的粒子平移到右下角，形成一个中心对称的L形图案。最后，通过将左侧粒子传递到顶部，将五个RGOAM@Au组装成一条直线。此外，这些可操作粒子可以返回其原始位置。图5B是五个600μmRGOAM@Au的可重构图案的实时路径规划，该实时结果与路径规划是一致的。动态组成微结构的能力显示了相变凝胶轨道在功能组件的微组装中的潜力。
实施例6：RGOAM@Au在明胶表面的局部肿瘤消融
将4T1细胞(购于ATCC公司)荷瘤小鼠的腹腔打开，然后在肿瘤组织周围涂覆2％明胶层，明胶层的厚度大于相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的直径，并用3.82W/mm2、808nm近红外光照射RGOAM@Au，借助相变凝胶轨道来实现RGOAM@Au在凝胶表面可控运动。待靶向运动到肿瘤部位后，再提高近红外光功率(6.37W/mm2，808nm)，在近红外光的持续照射下(照射4min)实现光热肿瘤消融。
如图6A所示，RGOAM@Au可以在2％明胶轨道的辅助下，在小鼠腹腔内的固相表面受控运动。在RGOAM@Au长距离运动到达肿瘤后，RGOAM@Au在近红外光持续照射下实现了光热局部肿瘤消融。如图6B所示，在4min的近红外光照后，可以看到明显的热消融痕迹。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在固相环境中的应用；其特征在于：
所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法，包括将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球表面的步骤；
所述的将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球表面的方法为化学气相沉积法；
所述的在固相环境中的应用包括如下步骤：在所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达和固相之间涂覆相转变水凝胶，用近红外激光照射相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，待相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达温度高于相转变水凝胶的相转变温度时，相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达周围的凝胶变为液态，液态的凝胶作为可相变的运动轨道推动相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达沿激光束方向运动；
所述的相转变水凝胶包括明胶、琼脂糖和普朗尼克F127中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，
所述的相转变水凝胶的质量分数为1%～8%；
所述的相转变水凝胶的厚度大于相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的直径；
所述的近红外激光照射的功率不小于3.82W/m2、波长为808nm。
3.相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在制备治疗癌症药物中的应用；其特征在于：
所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法，包括将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球表面的步骤；
所述的将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球表面的方法为化学气相沉积法；
所述的应用包括如下步骤：在所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达和固相之间涂覆相转变水凝胶，用近红外激光照射相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，待相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达温度高于相转变水凝胶的相转变温度时，相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达周围的凝胶变为液态，液态的凝胶作为可相变的运动轨道推动相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达沿激光束方向运动；
所述的相转变水凝胶包括明胶、琼脂糖和普朗尼克F127中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的癌症包括乳腺癌。
5.根据权利要求3中所述的应用，其特征在于，
所述的相转变水凝胶的质量分数为1%～8%；
所述的相转变水凝胶的厚度大于相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的直径；
所述的近红外激光照射的功率不小于3.82W/m2、波长为808nm。
6.根据权利要求3中所述的应用，其特征在于，所述的应用还包括如下步骤：
待相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达运动到肿瘤部位后，提高近红外光功率，在近红外光照射下使肿瘤消融。
7.根据权利要求6中所述的应用，其特征在于，
所述的在近红外光照射下使肿瘤消融时，近红外光的功率不低于5W/mm2、波长为808nm。
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