磁驱血液凝胶机器人实现颅内肿瘤靶向递药

在大脑深部或临近重要功能脑区的肿瘤治疗中,传统手术切除方法容易造成不可逆的神经损伤,放疗和化疗药物也难以达到疗效。因此,开发一种无创、精准定位、高效治疗的颅内肿瘤治疗方法具有重要意义。 合作团队开发了一种受外界可编程磁场驱动的仿生血凝胶纤维机器人,能够在蛛网膜下腔极端狭窄的脑脊液环境中多模态仿生运动,并结合X射线影像引导,精准无创到达肿瘤区域完成药物靶向递送。该机器人以血液为基体,具有显著的弹性和柔软性,能在接触面曲率突变时切换为滚动模式规避运动失效。通过外界可编程驱动磁场实现了BBHF的精确控制,使其能够实现多种仿生运动模式。在猪脑皮层实验中,BBHF通过动态调节运动方向和运动模式成功到达预定目标,全程未对柔软组织造成机械损伤。 该机器人还具有磁响应智能释药机制,在抵达肿瘤区域后,通过外部施加强磁场,BBHF结构便会崩解为微米级碎片,药物随之释放。这种基于物理场响应的智能释药策略避免了传统化学触发剂的生物毒性,为肿瘤局部化疗提供了高时空精度的操控手段。未来可拓展应用于脑胶质瘤的边界浸润治疗、多病灶接力式给药等复杂医疗场景。 相关论文已发表在《自然—生物医学工程》上。这种仿生血凝胶纤维机器人创新性地将多模态仿生运动、X射线成像实时追踪与磁响应智能释药机制相结合,为脑深部或功能区毗邻型颅内肿瘤治疗提供了一种无创、精准定位、高效治疗的变革性解决方案。未来,团队将进一步优化机器人性能,推动其向个性化无创颅内治疗的临床应用转化。

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