CN116270530A - 一种子母式微纳机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及肿瘤治疗领域，更具体的说是一种子母式微纳机器人。该微纳机器人是由子体和母体微小型机器人的有机组合得到的。该微纳机器人是由子体微纳机器人和母体微纳机器人的有机组合得到，母体微纳机器人作为子体微纳机器人的载体，母体微纳机器人通过外源磁场控制实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动，并释放子体微纳机器人；子体微纳机器人能够主动靶向到达病灶区域并释放肿瘤药物。实现微纳机器人在血管循环系统内高效驱动及可控驻停，并自适应调控药物释放实现肿瘤的精准治疗。
Description
技术领域
本发明涉及肿瘤治疗领域，更具体的说是一种子母式微纳机器人。
背景技术
目前，恶性肿瘤已经成为最难治愈的一大疾病，具有致死率高、发病快、易复发等特点，严重影响人类的健康生活。肿瘤的症状较隐匿、发展迅速、复发率高，所以目前采用化疗等综合方案进行治疗。但是由于人体血液这一生物屏障，常规的肿瘤药物很难准确到达病灶区，无法实现精准治疗。所以对于肿瘤进行精准治疗即药物的精准运输及定点释放是现阶段的重点研究方向。
随着新兴学科纳米技术的发展，微纳机器人的提出为血管内精准药物运输提供了新的思路。由于微纳机器人具有体积小、质量轻、推重比大等特点，在生物医疗领域具有很好的发展前景。可以采用微纳机器人作为药物运输的载体，靶向运输药物达到病灶区，并自适应调控药物的释放，从而实现肿瘤精准治疗。生物体内，血液循环遍布所有组织，可以通过血液将药物运送到病变区域，但是微纳机器人质量轻，在血管内运动时如何保证不被血流冲走，以及在病灶区如何实现驻留可控释放药物，以保证最大功能化实现药效，是目前研究的重点内容。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种可以在静脉血管中可控运动并可以对肿瘤进行精准治疗的母体式微纳机器人。实现微纳机器人在血管循环系统内高效驱动及可控驻停，并自适应调控药物释放实现肿瘤的精准治疗。
本发明一种子母式微纳机器人，该微纳机器人是由子体和母体微小型机器人的有机组合得到的。该微纳机器人是由子体微纳机器人和母体微纳机器人的有机组合得到，母体微纳机器人作为子体微纳机器人的载体，母体微纳机器人通过外源磁场控制实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动，并释放子体微纳机器人；子体微纳机器人能够主动靶向到达病灶区域并释放肿瘤药物。
作为技术方案的进一步优化，所述母体微纳机器人为多刺状的外形结构。
作为技术方案的进一步优化，所述母体微纳机器人由细胞膜、水凝胶和磁性层组成，从外到内依次为细胞膜、水凝胶和磁性层。
作为技术方案的进一步优化，所述母体微纳机器人的磁性层在外部磁场的作用下，产生垂直于血管内壁和平行于血管内壁的旋转磁场来实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动。
作为技术方案的进一步优化，所述子体微纳机器人由功能基团、磁性粒子和肿瘤药物组成。
作为技术方案的进一步优化，所述母体微纳机器人的直径≤5000nm，子体微纳机器人的直径≤500nm。
作为技术方案的进一步优化，所述子母式微纳机器人采用内嵌构型的组合结构，即多个子母式微纳机器人装载入母体微纳机器人中。
作为技术方案的进一步优化，所述子体微纳机器人被母体微纳机器人释放出来，到达病灶区域后，其功能基团感应病灶区域的精确位置。
本发明一种子母式微纳机器人的有益效果为：
1.在灵活的磁场控制下，磁驱母体微纳机器人可以在静脉血管中实现高效驱动及可控驻停；
2.母体微纳机器人装载子体机器人到达病变区域后可以通过磁场控制微纳机器人驻停在病变区域，进而释放子体机器人进行后续工作；
3.子体微纳机器人尺寸极小，可以主动靶向到达复杂的病变区域，通过功能基团的趋向性实现肿瘤的精确治疗；
4.子母式微纳机器人这一新结构创成，既可以利用母体机器人多刺状的特点实现血管内的宏观高效驱动，又可以利用子体机器人实现微观主动靶向控制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为母体微纳机器人结构。
图2为子体微纳机器人结构。
图3为子母式微纳机器人内嵌构型的组合结构。
图中：细胞膜1；水凝胶2；磁性层3；刺结构4；母体微纳机器人5；子体微纳机器人6；功能基团7；磁性粒子8；肿瘤药物9。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明一种子母式微纳机器人，该微纳机器人是由子体微纳机器人6和母体微纳机器人5的有机组合得到，母体微纳机器人5作为子体微纳机器人6的载体，母体微纳机器人5通过外源磁场控制实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动，并释放子体微纳机器人6；子体微纳机器人6能够主动靶向到达病灶区域并释放肿瘤药物9，实现肿瘤的精准治疗。
子体微纳机器人6由明胶与PVA制备，包裹了药物分子作为药物释放部分。母体微纳机器人5由PEGDA材料与内部装载大量的磁性纳米颗粒组成，构成机器人的驱动部分。子体微纳机器人6作为一个功能单元，在母体微纳机器人5加工过程中装载到母体微纳机器人5内部，二者结合之后形成一个完整的刺结构4。
如图3所示，所述母体微纳机器人5为多刺状的外形结构，使得母体微纳机器人5在血管中运动时能产生较大摩擦推进力，从而减小逆血流运动的阻力。
如图1所示，所述母体微纳机器人5由细胞膜1、水凝胶2和磁性层3组成，从外到内依次为细胞膜1、水凝胶2和磁性层3。
所述母体微纳机器人5的磁性层3在外部磁场的作用下，产生垂直于血管内壁和平行于血管内壁的旋转磁场来实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动。故母体微纳机器人5作为载体可以在血液循环系统内实现高效驱动和可控驻停。在外界旋转磁场的作用下，母体微纳机器人5的磁性层3受到磁力矩的作用，会跟随外界磁场的变化而变化，进而带动机器人滚动，而母体微纳机器人5多刺状的结构可以在人体狭窄部位的内壁上稳定的滚动前进。
如图2所示，所述子体微纳机器人6由功能基团7、磁性粒子8和肿瘤药物9组成。
所述母体微纳机器人5的直径≤5000nm，子体微纳机器人6的直径≤500nm。
如图1-3所示，所述子母式微纳机器人采用内嵌构型的组合结构，即多个子母式微纳机器人装载入母体微纳机器人5中，母体微纳机器人5起保护、运载、释放子体机器人的作用。母体微纳机器人5到达病灶区附近在外源磁场作用下驻停，由于病灶区偏酸，PH值较低，水凝胶2会溶解，母体微纳机器人5裂开，从而释放出子体微纳机器人6。
所述子体微纳机器人6被母体微纳机器人5释放出来，到达病灶区域后，其功能基团7感应病灶区域的精确位置。因为病灶区域酸碱度不同，在特征因子梯度的影响下，子体微纳机器人6可以自动向病灶区域移动，并自适应调控药物释放实现肿瘤的精准治疗。功能基团7是一种有机化合物，具有趋向性，通过可控自组装技术修饰在在子体机器人的表面。在肿瘤特征因子的诱导作用下，功能基团7可以形成梯度场驱动微纳机器人向肿瘤病灶区域运动。
Claims (8)
1.一种子母式微纳机器人，其特征在于：该微纳机器人是由子体微纳机器人和母体微纳机器人的有机组合得到，母体微纳机器人作为子体微纳机器人的载体，母体微纳机器人通过外源磁场控制实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动，并释放子体微纳机器人；子体微纳机器人能够主动靶向到达病灶区域并释放肿瘤药物。
2.根据权利要求1所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述母体微纳机器人为多刺状的外形结构。
3.根据权利要求2所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述母体微纳机器人由细胞膜、水凝胶和磁性层组成，从外到内依次为细胞膜、水凝胶和磁性层。
4.根据权利要求3所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述母体微纳机器人的磁性层在外部磁场的作用下，产生垂直于血管内壁和平行于血管内壁的旋转磁场来实现在血管中的顺流、逆流和随时启停的运动。
5.根据权利要求1所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述子体微纳机器人由功能基团、磁性粒子和肿瘤药物组成。
6.根据权利要求1所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述母体微纳机器人的直径≤5000nm，子体微纳机器人的直径≤500nm。
7.根据权利要求2所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述子母式微纳机器人采用内嵌构型的组合结构，即多个子母式微纳机器人装载入母体微纳机器人中。
8.根据权利要求5所述的一种子母式微纳机器人，其特征在于：所述子体微纳机器人被母体微纳机器人释放出来，到达病灶区域后，其功能基团感应病灶区域的精确位置。
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