[發(fā)明專利]集群磁控的仿驅磁菌內部結構的微型機器人及其制備方法和應用

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• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111760023A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 何斌;謝美華;張薇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: A61K41/00
• 分類號: A61K41/00;A61K47/58;A61K47/32;A61K47/10;A61K9/06;A61K45/00;A61K35/12;A61P7/02;B82Y5/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

本發(fā)明涉及一種集群磁控的仿驅磁菌內部結構的微型機器人及其制備方法和應用，其中利用不溶脹水凝膠穩(wěn)定的機械強度和不溶脹變形的特性，通過施加外磁場調控磁性納米粒子在微凝膠內部的組裝行為，組裝為有序排列的微米尺寸磁驅單元結構，實現(xiàn)磁性納米粒子小尺寸的操控及其高度有序結構的控制，制備了仿驅磁菌內部結構的微型機器人。并可將制備的仿驅磁菌內部結構的微型機器人應用于靶向微血管溶栓和靶向的干細胞運輸中。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明制備的仿驅磁菌內部結構的微型機器人具有像磁小體一樣排列成線狀的磁性納米粒子組裝體，并且這種驅動結構的微型機器人具有運動能力優(yōu)越和精準軌跡控制的優(yōu)勢，并具有良好的生物相容性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種仿驅磁菌微型機器人，尤其是涉及一種集群磁控的仿驅磁菌內部結構的微型機器人及其制備方法和應用。

背景技術

微型游動機器人的結構尺寸微小、器件精密，能夠進入到人類和宏觀機器人所不及的狹窄空間進行微細操作，應用前景十分廣闊。

目前已報道仿微生物的微型機器人局限在模仿外部結構。趨磁菌的仿生結構需要在微米級控制磁性納米粒子組裝過程，但此組裝過程還未有報道；另一方面，低雷諾數(shù)環(huán)境下微型機器人的驅動和運動控制是探索微觀世界的一個難題，需要優(yōu)化微型機器人的驅動結構。

如何制備仿驅磁菌內部結構的微型機器人并將其應用于醫(yī)藥領域是目前亟需解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種集群磁控的仿驅磁菌內部結構的微型機器人及其制備方法和應用，設計了一種新型集群磁控的仿驅磁菌內部結構的微型機器人及將其應用于微血管溶栓和，其中制備以水凝膠材料為基質、仿驅磁菌內部磁小體組裝結構作為驅動單元的微型軟體機器人，獲得運動能力優(yōu)越、生物相容性好、運動控制精準的微型機器人載體，并且通過負載溶栓藥物，在微血管血栓處進行靶向溶栓治療，其也可良好的應用于干細胞的運輸。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明中集群磁控的仿驅磁菌內部結構的微型機器人的制備方法，包括以下步驟：

S1：制備聚乙烯亞胺修飾的磁性納米粒子，作為組裝單元；

S2：將所述組裝單元加入聚乙烯亞胺和以環(huán)氧基團修飾的聚乙二醇的混合溶液中，超聲分散，得到磁性納米材料分散的水凝膠預聚物混合液；

S3：將所述磁性納米材料分散的水凝膠預聚物混合液加入正己烷溶液中，攪拌，得到乳化液；

S4：對乳化液施加靜磁場，之后繼續(xù)攪拌，得到凝膠；

S5：洗去凝膠中的表面活性劑，篩分，得到仿驅磁菌內部結構的微型機器人產品。

進一步地，所述磁性納米粒子為四氧化三鐵納米顆粒。

進一步地，所述正己烷溶液為添加有表面活性劑的正己烷液體。

進一步地，所述聚乙烯亞胺和聚乙二醇的摩爾比為1:40。

進一步地，所述磁性納米粒子在聚乙烯亞胺和聚乙二醇的混合溶液中的質量濃度為5mg/mL。

進一步地，所述靜磁場強度范圍H＝290～330Gs。

進一步地，S5中先通過正己烷進行清洗，之后通過無水乙醇進行清洗。

進一步地，S5中通過細胞過濾器進行篩分，獲得粒徑為40μm的產品。

本發(fā)明中上述方案制備的仿驅磁菌內部結構的微型機器人在微血管溶栓制劑中的應用，包括以下步驟：

A1：將仿驅磁菌內部結構的微型機器人浸入溶栓劑中，進行物理吸附過程，使得溶栓劑在仿驅磁菌內部結構的微型機器人上到達吸附平衡；