區別于傳統藥物遞送方式，微型機器人可以提供時空可控的藥物遞送，從而提高疾病的治療效率。近年來，隨著微加工工藝的進步，可用于微型機器人的材料種類不斷擴大，從而大大拓寬了其功能范圍。然而，目前用于微型機器人的表面涂層或直接混合技術導致其裝載效率低下，且對遞送過程中的藥物缺乏有效保護，從而導致所遞送的藥物出現浪費、異常降解和非特異性釋放等情況。

近日，來自倫敦帝國理工學院的Molly M. Stevens教授團隊基于微流控和浸漬密封（MLDS）技術實現了可填充微型機器人系統的制造。集成的微流控裝載系統可實現高精確度裝載，在提高物質裝載能力的同時保持微型機器人的幾何和結構完整性。此外，浸漬密封技術適用于包括熱反應和光反應材料在內的不同材料。相關研究成果以“Assembly of fillable microrobotic systems by microfluidic loading with dip sealing”為題發表于Adv. Mater.期刊。

具體來看，該微型機器人由兩個分別用于裝載和密封的子系統組成，其制造過程分為5個步驟：1）將液體樹脂滴在干凈的玻璃基底上，并覆蓋打印區域；2）優化打印參數，并在打印完成后，將基底依次浸泡在丙二醇單甲醚醋酸酯（PGMEA）和異丙醇（IPA）中，并去除多余的未固化樹脂；3）利用微流控技術實現物質裝載；4）使用浸漬密封工藝將完成填充的微型機器人封裝起來；5）通過機械擾動將完成裝載和密封的微型機器人陣列從玻璃基板上分離出來。

圖1 通過MLDS技術設計和制造可填充的微型機器人平臺

可控釋放是一種有前景的藥物遞送的方式，可使目標區域的量最大化，從而避免系統的脫靶效應。該研究選擇具有良好生物相容性的聚己內酯（PCL）作為密封層，其低熔點特性不僅可以方便浸漬密封，還可利用熱觸發機制來實現按需藥物釋放。

圖2基于MLDS技術的微型機器人介導藥物可控釋放

除了由密封層介導藥物的按需釋放外，還可以通過磁場對微型機器人進行高分辨率和非侵入性的操縱，以實現靶向藥物遞送。在該項研究中，研究人員在微型機器人表面依次涂上鎳（以促進磁響應行為）和鈦（以改善生物相容性），以促進其在外部磁場下的精確驅動。此外，微型機器人的球形形狀有利于滾動運動，從而利于其在類似管道的環境中運動。在外部施加的磁場影響下，微型機器人可以在流體溶液中沿著預定路徑移動，到達目標部位后，通過近紅外照射觸發藥物釋放，以實現按需遞送。此外，單個微機器人往往不能為治療提供足夠的藥物，而可協同工作的人工"蜂群"機器人，可以保持較高的負載能力。

圖3可填充微型機器人系統應用示例

總之，該研究利用MLDS技術，成功制造了可填充微型機器人系統，用于藥物的可控遞送。與現有的方法相比，該系統有四個關鍵的優勢：1）物質裝載量大，浪費少，非常裝載適合昂貴的物質；2）其中空腔結構對物質可以提供充分的保護，防止外部環境因素的影響；3）避免裝載過程中的化學耦合和加工條件，避免使敏感物質降解；4）通過在浸漬密封過程中加入智能材料層可以實現刺激反應功能。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/adma.202207791

審核編輯 ：李倩