由纳米电机驱动的微型潜艇可以在人体内航行

新南威尔士大学的工程师已经证明，由纳米电机驱动的微型潜艇可以在人体内航行，为患病的器官提供靶向药物输送，而无需外部刺激。

在新南威尔士大学悉尼化学和生物医学工程师证明可行之后，人体内的癌症可能有一天会被微小的，自行推进的“微型潜水艇”治疗，并向受影响的器官运送药物。

在今日材料杂志上发表的一篇论文中，工程师解释了他们如何开发微米级潜艇，利用生物环境来调整其浮力，使他们能够将药物运送到身体的特定位置。

通讯作者康良博士，新南威尔士大学生物医学工程学院和化学工程学院表示，通过应用新颖的驱动力，这些知识可用于设计下一代“微型电动机”或纳米药物输送车辆。达到身体的特定目标。

“我们已经知道微电机使用不同的外部驱动力 - 例如光，热或磁场 - 来主动导航到特定位置，”梁博士说。

“在这项研究中，我们设计了不再依靠外部操作导航到特定位置的微型电机。相反，他们利用生物环境的变化来自动导航。”

这些微尺寸颗粒的独特之处在于它们能够响应生物pH环境的变化来自我调节浮力。与潜艇使用氧气或水来使压载点充满或多或少浮力的方式相同，由于人体细胞中的pH条件而由微电机释放或保留的气泡有助于这些纳米颗粒向上或向下移动。

这不仅适用于医疗应用，也适用于微电机。

“大多数微型电机以二维方式传播，”梁博士说。

“但在这项工作中，我们设计了一个垂直方向机制。我们将这两个概念结合起来，设计出一种以三维方式运动的自动微电机。这将使它们最终成为智能药物输送车辆未来。”

梁博士阐述了一种可能的情况，即口服药物治疗胃或肠道癌症。为了说明规模，他说每个医学胶囊都可以包含数百万的微型潜艇，并且在每个微型潜艇中将有数百万个药物分子。

“想象一下，你吞下一个胶囊来对抗胃肠道的癌症，”他说。

“一旦进入胃肠液，可以释放携带药物的微型潜水艇。在液体中，它们可以根据患者的方向行进到上部或下部区域。

“然后，载有药物的颗粒可以被癌症部位的细胞内化。一旦进入细胞，它们就会被降解，从而以非常有针对性和有效的方式释放药物以对抗癌症。”

为了使微型潜艇找到目标，患者需要以这样一种方式定向，即治疗的癌症或疾病是向上或向下 - 换句话说，患者要么是直立的，要么是躺着的。

梁博士说，所谓的微型潜艇基本上是基于复合金属 - 有机框架(MOF)的微电机系统，含有生物活性酶(过氧化氢酶，CAT)作为气泡生成的引擎。他强调，他和他的同事的研究处于概念验证阶段，需要多年的测试才能成为现实。

梁博士表示，由新南威尔士大学，昆士兰大学，斯坦福大学和剑桥大学的工程师组成的研究团队也将关注这些新型多向纳米电机的医疗应用。

“我们计划将这一新发现应用于其他类型的纳米粒子，以证明这种技术的多功能性，”他说。