一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人及其制备方法

技术领域

本发明涉及机器人，更具体的说是一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人及其制备方法。

背景技术

微纳机器人因具有体积小、质量轻、推重比大等特点，尤其在生物医疗领域，微纳机器人能够高效装载治疗药物和靶向因子，作为特定组织和器官的靶向药物的运送载体，作用于目标靶点，从而实现对肿瘤病灶区域进行精准靶向治疗。

但传统的微纳机器人在血管中的运动控制较为不便，如何设计出便于控制运动状态的微纳米机器人用以来完成复杂的任务就显得应用尤其重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人及其制备方法，能够便于控制微纳米机器人的运动状态。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人，包括花粉颗粒，所述花粉颗粒的表面上附着有磁性涂层，所述花粉颗粒和磁性涂层为多刺状结构。

进一步的，所述磁性涂层为优选为四氧化三铁涂层。

进一步的，所述花粉颗粒基于太阳花花粉粒子制备而成。

采用上述定向送药的磁性多刺状微纳机器人的制备方法，该工艺包括以下步骤：

步骤一、提取太阳花花粉后对太阳花花粉进行碾碎获得花粉颗粒；进一步地在对碾碎后的太阳花花粉进行超声处理用以实现分散；

步骤二、对花粉颗粒进行两次清洗获得清洁的花粉颗粒，其中

第一次清洗通过浸泡处理将花粉颗粒浸泡在氯仿和甲醇溶液中，随后在下真空烘干；第二次清洗通过浸泡处理在的盐酸溶液中浸泡，随后用去离子水冲洗次。

步骤三、对清洁的花粉在室温下进行真空干燥获得干燥的花粉颗粒；

步骤四、将含有Fe-O的磁性涂层通过表面溶胶-凝胶法施加到干燥的花粉颗粒上获得涂层颗粒；含有Fe-O的磁性涂层优选为四氧化三铁。

步骤五、通过高温碳化将涂层颗粒进行加工以获得独立的磁性多刺状微纳机器人；

步骤六、磁性多刺状微纳机器人表面包裹药物层后浸泡在二甲基硅油中24h以形成润滑层。

本发明一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人的有益效果为：

通过层层溶胶-凝胶工艺将磁性涂层涂敷在太阳花花粉的外表面以实现磁驱动，控制磁性微纳机器人的运动状态，可以实现无创、远程的体内药物递送；通过高温碳化处理后获得多刺状结构使得微纳机器人在生物环境中具有更好的运动性能，使得微纳机器人在运动过程中既能产生较大的摩擦推进力，而且减小了运动中所受的阻力；多刺状结构与血管内壁组织具有更好的粘附性，在病患位置具有驻停性能实现药物释放，提高治疗的效果。

本发明一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人的制备方法的有益效果为：

高温碳化处理后还使磁性微纳机器人具有自降解功能，可在释放完药物后自行降解。

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示意性显示了定向送药的磁性多刺状微纳机器人的制备流程。

具体实施方式

一种定向送药的磁性多刺状微纳机器人，包括花粉颗粒，所述花粉颗粒基于太阳花花粉制备而成，使用太阳花花粉的原因主要有两点，一是太阳花粉的制备工艺已经很成熟，成品的太阳花花粉易获得；二是太阳花花粉的多刺状形状明显，且结构稳定性高，因此使用太阳花花粉为基底的表面施加磁性涂层后直接得到的微纳机器人多刺形状优良且均匀。在图1中，由左至右分别是多刺状结构的太阳花花粉颗粒、然后经过层层/表面溶胶-凝胶获得带有多刺状磁性涂层的太阳花花粉颗粒、然后进行高温碳化获得可降解的、独立的磁性多刺状微纳机器人、磁性多刺状微纳机器人进行装载药物、最后进行施加润滑层。

上述定向送药的磁性多刺状微纳机器人的制备方法，该工艺包括以下步骤：

提取与粉碎：花粉提取及清洗时首先碾碎花粉大颗粒，超声处理使其分散。

进一步的进行清洗：浸泡在氯仿和甲醇溶液中24h去除花粉鞘。其中氯仿和甲醇体积比为3比1，60℃下真空烘干12h。第二次浸泡处理，在1M盐酸中浸泡1h去除残留的无机物质，用去离子水冲洗3次，室温下真空吸干5min。

进一步的进行层层溶胶-凝胶工艺以涂附磁性层：如图1所示，首先在搅拌下将花粉颗粒浸入0.0125M异丙醇铁(Ⅲ)在无水2-丙醇中的溶液中10分钟，其中无水2-丙醇纯度>99.8％，以使含Fe-O的层化学吸附。然后将花粉颗粒用无水2-丙醇漂洗三次，然后在真空下过滤。为了使化学吸附的含Fe-O的层上未反应的侧链醇盐基团水解，将花粉颗粒在搅拌下浸入去离子水中5分钟。用无水2-丙醇冲洗3次后，将颗粒进行真空过滤，并通过真空抽吸干燥5分钟。通过重复上述过程可以建立各种厚度的含Fe-O的涂层。

进一步的进行高温碳化：将涂覆Fe-O层的花粉颗粒在空气中以0.5℃/min的速度加热至峰值温度600℃，然后在该温度下保持4小时。随后，将其用粉末混合物密封在软钢安瓿瓶中，所述粉末混合物为Fe:Fe

进一步的进行形成润滑层：独立的磁性多刺状微纳机器人表面包裹完药物层后浸泡在二甲基硅油中24小时以形成润滑层。既不影响微纳机器人的多刺形状，同时减小了与病患组织的粘滞力，多刺状的微型结构增加在生物体内环境的运动性能和病患位置驻停性能。

本发明通过外界磁场的控制可实现所述磁性多刺状微纳机器人对肿瘤细胞的磁靶向定位，在到达病灶部位后通过远程控制释放所装载的药物，实现对肿瘤细胞的高效治疗，通过外源磁场控制驱动，实现无创、远程的体内药物递送。这可望作为肿瘤治疗的一种新的方式，为生物医药领域提供理论与技术支持。

在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。