普渡大學開發磁性微型軟機器人MANiACs 可精準給藥至中樞神經組織

2021/08/12
普渡大學開發磁性微型軟機器人MANiACs 可精準給藥至中樞神經組織
近日,普渡大學一項研究,首次研究了微型翻滾軟機器人MANiAC在神經組織中如何作為藥物傳遞載體而發揮作用。
近日,普渡大學一項研究,首次研究了微型翻滾軟機器人MANiACs(magnetically aligned nanorods in alginate capsules)在神經組織中如何作為藥物傳遞載體而發揮作用。研究結果發現,當使用磁場進行控制時, MANiACs可以逆向液體流動、爬坡(climb slopes)和在神經組織(如脊髓)中移動,並將藥物投放在精確的位置。該研究於7月22日刊登在《Frontiers in Robotics and AI》。

研究作者之一,美國醫材設備公司Weinberg Medical Physics的研究員Lamar Mair解釋,中樞神經系統疾病可能難以治療,例如透過口服或靜脈注射來靶向癌症或神經系統疾病,可能會影響到與疾病無關的身體部位和神經系統區域。而靶向給藥則可降低脫靶的劑量,在提高療效同時也降低副作用。

MANiACs是一個微型翻滾機器人,包含了包裹在軟球殼中的磁性奈米棒。這些特性允許它們安全地翻滾穿過身體,以回應外加的磁場,旨在將它們拉到標的部位進行藥物傳遞。

該研究指出,實現靶向給藥的一種方法,是使用微型機器人將藥物傳遞到身體特定部位。雖然該技術仍處於起步階段,但研究人員已經開發出各種類型的微型機器人,有望實現該目標。不過,很少有研究人員透過觀察它們如何在人體組織中的移動,以解決控制它們的挑戰,包括神經系統的起伏和曲折結構,其中包括流動的腦脊液和陡坡。

在爬坡和逆向流體流動的能力測試上,研究團隊獲得MANiACs沿着大鼠大腦和小鼠脊髓組織移動的能力數據。

在磁性的刺激下,MANiAC成功爬上45度的斜坡,並逆向流體流動向上游移動,這類似於在神經系統中遇到的情況相似。研究人員以精確的控制度,在囓齒類的神經組織表面周邊,操控載有染劑的MANiACs,並成功地將染劑投放在特定位置。甚至在幾個位置重新給藥,以增加該區域給藥的「藥物」劑量。

研究作者之一,普渡大學教授David Cappelleri 指出,在劑量不足的區域重新給藥,結果證實治療顯著提升。雖然該結果非常初步和具高度實驗性,但他們認為該小型、柔軟和膠囊式的MANiACs,具有控制神經疾病局部傳遞的潛力。

資料來源:https://www.news-medical.net/news/20210810/Tiny-tumbling-soft-robots-could-precisely-deliver-drugs-to-central-nervous-system.aspx
(劉端雅)