该文章以3D printed personalized magnetic micromachines frompatient blood–derived biomaterials(利用患者血液3D打印个性化磁性微型机器)为题发表于《Science Advances》,论文下载可点击蓝色链接直接下载查看。
文章简介
研究背景
研究内容解读
本研究展示了患者衍生硬汉视频APP色版材料作为以前未识别的机器人材料的潜力。它们对pH值和蛋白酶的固有响应性可以根据特定的基于硬汉视频APP色版医学硬汉视频成人的设计要求定制个性化的微型机器。虽然目前的研究主要集中在从单个血液采集的硬汉视频APP色版材料中制作微机器的整体制造,但微机器的组件也可以使用各种硬汉视频APP色版材料以模块化的方法组装,以增加功能的复杂性。个性化的机器人材料可能会影响各种医疗机器人和设备的设计,从而大大提高硬汉视频APP色版相容性。然而,随着患者特异性弥散基质的退化,其他成分可能存在潜在的安全风险。例如,在目前的研究中,研究人员使用氧化铁纳米颗粒作为微型机器的磁传感器。美国和欧盟已批准使用氧化铁纳米颗粒静脉给药,以治疗成年慢性肾病患者的缺铁性贫血。因此,它证明了这些纳米颗粒具有可接受的安全水平。然而,像任何其他合成材料一样,这些纳米颗粒也会导致不良的相互作用。因此,本研究旨在最大限度地提高硬汉视频APP色版相容性,同时承认完全逃避免疫系统监测的挑战,因为其额外的合成成分和可能引发免疫细胞反应的潜在形态特征。此外,当微型机器在体内时,环境中的许多硬汉视频APP色版大分子,如脂质和蛋白质,会与它的表面相互作用,形成一层称为蛋白质电晕的吸附层。之前的研究表明,巨噬细胞与巨噬细胞的相互作用明显受到蛋白冠的影响。因此,阐明蛋白质冠的形成在个性化的微型机器及其在特定的病理生理环境中的安全功能的影响是至关重要的。
图1 从病人血液衍生硬汉视频APP色版材料3D打印个性化微型机器的简便策略。从病人身上采集的血液可以被快速、可靠地处理以获得血浆、白蛋白和血小板裂解物。研究人员利用这些硬汉视频APP色版大分子制备了含有光敏剂孟加拉玫瑰和磁性氧化铁纳米颗粒的微细加工前驱体混合物,用于无线供电和控制。利用基于双光子聚合的3D打印技术实现了微型机械的cad。在3D打印过程中,研究人员在垂直于微型机器旋转轴的方向上施加均匀的磁场B,通过将磁性纳米颗粒自组装成定向链来最大化净磁化强度。
图2用牛血清白蛋白、小鼠血浆和人血小板裂解物3d打印的微型机器。(A)用于制备白蛋白微游动体的系统变化激光强度的彩色编码分配。(B)用差分干涉对比(DIC)成像评估3D打印白蛋白微游动体的结构质量。(C)微游泳器的长度作为硬汉视频成人激光强度的函数测量。(D和E) 3D打印蛋白基微型机器的DIC和荧光图像。(F)小鼠等离子体微型机的制造策略。(G) 3D打印的血浆和血小板裂解物微游泳者的DIC和荧光图像。
图3基于磁转矩的微型机械执行器与转向。不同设计的白蛋白微游动器的游动轨迹和踏出频率:(A)单螺旋微游动器,(B)双螺旋微游动器,(C)微滚轮。步进频率是通过逐步增加驱动频率来确定的。
图4 白蛋白微游泳者的酶降解物。(A)在37°C下,胰酶浓度与胰液相当,在延时DIC成像下观察酶降解情况。(B)在微游泳者织物完全崩溃之前的降解过程中,白蛋白微游泳者的尺寸增加。(C和D)通过暴露的haMSCs在24小时内的生存能力评估白蛋白微游泳者降解产物的硬汉视频APP色版相容性。(C)暴露的haMSCS的代表性钙黄素乙酰氧基甲酯/乙二聚体1染色荧光图像。(D)根据定量的细胞内腺苷5’-三磷酸来评估暴露的haMSCs的生存能力。
图5静止反应形状记忆白蛋白微游泳者。(A) ph响应性白蛋白微游泳者。(B)微游泳者的体积膨胀率作为pH的函数。膨胀率归一化到pH 7时的初始体积。(C)微游泳者对pH值变化的双向形状记忆行为。(D) ph刺激,身体肿胀驱动药物从白蛋白微游泳者释放。(E)微游动者胰蛋白酶刺激的两步药物释放动力学。(F) pH值7时胰蛋白酶介导的货物释放动力学。(G)具有代表性的载药微游泳者荧光图像,显示药物通过酶降解完全释放。
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