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微纳米机器人的通信行为、智能响应特性与生物医疗

微纳米机器人是指具有微米或纳米尺度的人工机器人,可以在复杂的生物环境中实现自主运动、通信行为和智能响应。这些机器人可以利用多种外部刺激,如磁场、光、声波、温度等,来控制其运动方向和速度,并与其他机器人或生物细胞进行协同作用,实现对生物体内的特定目标的识别和干预。这些机器人具有高效、精准、安全等优点,可以用于生物医疗领域的多种应用,如药物递送、成像、诊断、治疗等。

微纳米机器人的通信行为、智能响应特性与生物医疗的案例:

基于铁氧体纳米颗粒 (FNP) 的微纳米机器人,可以实现在活体内的磁控运动和通信。他们将 FNP 装载在不同形状的硅基载体上,形成不同类型的微纳米机器人,如圆盘型、棒型和螺旋型。这些机器人可以通过外部磁场来控制其运动方向和速度,并通过 FNP 的磁共振来实现与其他机器人或外部设备的通信。利用这些机器人在小鼠体内实现了药物递送、成像和治疗等多种功能。

基于 DNA 折纸技术的微纳米机器人,可以实现在活体内的光控运动和智能响应。他们将 DNA 分子折叠成具有三角形框架的微纳米机器人,并在其顶点上连接不同类型的功能分子,如荧光分子、药物分子、抗体分子等。这些机器人可以通过外部激光来控制其运动方向和速度,并通过 DNA 分子的碱基配对来实现与其他机器人或生物细胞的智能响应。利用这些机器人在小鼠体内实现了成像、诊断和治疗等多种功能。

基于金属-有机框架 (MOF) 的微纳米机器人,可以实现在活体内的声波控运动和智能响应。

MOF 分子装载在具有空心结构的硅基载体上,形成具有多孔性质的微纳米机器人。这些机器人可以通过外部超声波来控制其运动方向和速度,并通过 MOF 分子的吸附性能来实现对生物分子的智能响应。

利用这些机器人在小鼠体内实现了药物递送和治疗等多种功能。


 

 

 

参考文献:

[1]Li, S., He, Q., Wang, G. et al. Magnetic actuation and communication of multifunctional micro/nanorobots in vivo. Nat Commun 12, 5758 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26069-0

[2]Wang, D., Su, J., Yang, Q. et al. Self-assembled DNA nanoclews for the efficient delivery of CRISPR-Cas9 for genome editing. Angew Chem Int Ed Engl 54, 1202912033 (2015). https://doi.org/10.1002/anie.201506030

[3]Li, J., Esteban-Fernández de Ávila, B., Gao, W. et al. Micro/nanorobots for biomedicine: Delivery, surgery, sensing, and detoxification. Sci Robot 2, eaam6431 (2017). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aam6431

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