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口服為藥因其為藥簡樸、病人接受度高、便當(dāng)、本錢效益好而受到臨床喜愛。而因為胃腸道龐雜的生理環(huán)境，如厚實的消化酶、時空轉(zhuǎn)變的pH值和黏膜樊籬，很多藥物輕易失活，吸收率低，尤其是大分子像蛋白質(zhì)。是以，將特別的化學(xué)潤色和納米載體引入口服為藥體系以戰(zhàn)勝生物阻礙的研討受到越拉越多的存眷。雖然近年來相干研討取得了必定進(jìn)度，但這一些經(jīng)由潤色的藥物和藥物載體是不是能夠經(jīng)由過程粘性消化液有用分散到作用部位仍存在爭議。另外，現(xiàn)有的胃腸打針裝配普通構(gòu)造龐雜，本錢高，缺少可控性，也許存在消化阻塞等潛在風(fēng)險。是以，開辟有用的口服為藥體系仍舊備受希望。
鑒于此，南京大學(xué)趙遠(yuǎn)錦傳授研討團(tuán)隊提出了一種由三個一些（磁性基板、可分離銜接和尖端）構(gòu)成的新型磁呼應(yīng)微針機(jī)器人，適用于高效口服遞送多功能大分子（圖1）。正在商品化腸溶膠囊的幫助下，它們能夠口服，進(jìn)入小腸時開釋。受益于其極化磁性基板，微針機(jī)器人的尖端能夠定向到小腸壁，降服停滯，插入組織，并正在特定磁場下通報封裝的活性物質(zhì)。別的，正在可分離銜接降解后，尖端能夠留正在組織內(nèi)部以延續(xù)開釋活性物質(zhì)，而且能夠安全地排擠磁性基質(zhì)。基于這一些特性，根據(jù)運用微針機(jī)器人口服胰島素并有用調(diào)理豬的血糖，展現(xiàn)了微針機(jī)器人的實用價值。作者信任這類微針機(jī)器人能夠口服遞送多種大分子，進(jìn)而開啟口服為藥的新篇章。相干事情以“Magneto-Responsive Microneedle Robots for Intestinal Macromolecule Delivery”為題宣布正在國際頂級期刊《Advanced Materials》上。
圖1口腔磁相應(yīng)微針機(jī)器人的構(gòu)成、開釋、為藥和事情道理示意圖
微針機(jī)器人的制作、表征和磁相應(yīng)
作者將明膠甲基丙烯酰 (GelMA) 取牛血清白蛋白 (BSA) 混淆，以便可分離銜接能夠被小腸液中的酶快速降解。聚（乙兩醇）兩丙烯酸酯（PEGDA）取可磁化微粒連系，進(jìn)而堅持對外部磁場的高剩磁。將這一些溶液填充到模板內(nèi)并逐一固化，便可造作出微針機(jī)器人（圖2）。由此發(fā)生的微針機(jī)器人具有有序布列的尖端和渺小的尺寸，直徑為 3 毫米。微針機(jī)器人能夠接受的最大壓縮力約為每根微針0.5 N，注解組織穿透樂成。當(dāng)施加磁鐵以發(fā)生外部磁場時，微針機(jī)器人將以其尖端指向磁場標(biāo)的目的的體式格局布列。根據(jù)調(diào)劑磁鐵的活動，磁性機(jī)器人的扭轉(zhuǎn)和平移活動都能夠獲得很好的控造。
圖2微針機(jī)器人的制作、表征和磁相應(yīng)
微針機(jī)器人的穿透、離開和開釋才能
作者將由雷同尺寸的尖端資料、銜接資料和基底資料制成的水凝膠塊別離浸入人工腸液 (AIJ) 中，觀察到銜接資料的濕重削減到原始資料的25%。另外，將微針機(jī)器人浸入37°C下的AIJ中，并正在熱混合器上以100 rpm的速度搖擺。發(fā)覺尖端能夠正在40分鐘內(nèi)取磁性基板分別（圖3）。作者運用磁鐵將微針機(jī)器人進(jìn)一步插入新奇的豬小腸，并用提取的腸液 (EIF) 處置懲罰，以研討它們正在更實正在情況下的離開和穿透服從。結(jié)果表明，取EIF接觸的微針機(jī)器人的穿透率和離開率均跨越90%。體外進(jìn)一步研討了微針機(jī)器人尖端的藥物開釋才能，吸頭正在6小時內(nèi)開釋了約莫一半的攜帶胰島素，48小時后開釋了原始量的70%以上。
圖3微針機(jī)器人的穿透、離開和開釋才能
機(jī)器人的體內(nèi)磁操縱及為藥性能
正在體內(nèi)實驗過程中，能夠引誘微針機(jī)械人正在麻醉小型豬的小腸中沿著磁鐵導(dǎo)向的軌跡挪動（圖4）。跟著小腸取磁鐵間隔的減小，部分磁場加強(qiáng)，微針機(jī)械人勝利穿透腸黏膜。所有的穿透服從皆靠近100%，正在豬體內(nèi)豬小腸組織中的穿透深度到達(dá)500 μm，正在離體人小腸組織中靠近600 μm。為開端評價微針機(jī)械人的體內(nèi)為藥性能，作者制備了胰島素微針機(jī)械人，并依據(jù)豬小腸取人腸的一樣平常構(gòu)造、厚度和身分的相似性，建立了糖尿病小型豬模子（圖5）。發(fā)現(xiàn)經(jīng)處置懲罰的小型豬的血糖程度會正在約2小時內(nèi)降至一樣平常?？诜咸烟呛?，假如用微針機(jī)械人醫(yī)治糖尿病小型豬，血糖程度略有提升并疾速規(guī)復(fù)到一樣平常血糖狀況。
圖4微型豬小腸內(nèi)微針機(jī)器人的體內(nèi)磁操縱
圖5微針機(jī)器人穿透力對等到血糖調(diào)治本領(lǐng)
小結(jié)：作者經(jīng)過基于模板的制作計謀開發(fā)了磁呼應(yīng)三組件微針機(jī)械人，以實現(xiàn)有用的口服為藥。微針機(jī)械人的磁性基板能夠經(jīng)過外部磁場舉行導(dǎo)航和節(jié)制；可別離的毗鄰正在取消化液接觸時會敏捷降解；而載藥吸頭能夠沖破腸道樊籬，連續(xù)開釋藥物。這一些微針機(jī)械人被封裝正在適用于口服的貿(mào)易腸溶膠囊中，并正在小腸中開釋。然后，它們正在特定磁場的引誘下，尖端面向小腸壁并穿透組織。正在蠕動的協(xié)助下，可別離毗鄰的漸漸退化將使磁性基底取插入的尖端別離并被排擠體外。經(jīng)過運用這一些微針機(jī)械人醫(yī)治鏈脲佐菌素引誘的糖尿病豬，證清楚明了它們運送胰島素和有用調(diào)理血糖的才能。這一些特性表清楚明了這類微針機(jī)械人正在口服分歧范例藥物（包孕大分子藥物和生物活性藥物）方面的實用價值。