[发明专利]一种镁基微米马达及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镁基微米马达及其制备方法和应用，该镁基微米马达包括镁微球，所述镁微球的表面上依次层叠覆设有聚乳酸‑羟基乙酸共聚物层和可降解多孔水凝胶层；该镁基微米马达上具有用于使所述镁微球连通外部环境的开口。本发明镁基微纳米马达所采用的材料具有生物可降解和生物相容性，在体外应用时，可负载anti‑CD3抗体，进而可应用于激活T细胞，或者可负载其他功能性抗体或药物，以使其具备特定功能，且体外应用时不会产生免疫排斥反应，不会对体系产生不利影响。

技术领域

本发明涉及微米马达技术领域，尤其是涉及一种镁基微米马达及其制备方法和应用。

背景技术

在过去十年中，自推进微纳米马达由于其固有的快速移动和高效的货物牵引能力而备受关注。这些小型化的设备被证明具有革命性的生物医学领域的能力，如按需给药、细胞运输和动态生物传感等，而双金属马达(如钯和金、钛和金等)最先被使用，它们的刚性以及非生物降解性阻碍了它们在生物领域的应用；另外，现有的微米马达中，有一些微米马达通过活性金属(如钾、钠、钙等)与水反应产生氢气在纯水中供电，活性金属-水反应剧烈产生的氢气泡，活性金属用于微纳米马达时不稳定且不可控，且易在表面形成了致密的钝化层；还有一些以H₂O₂、酸性和碱性溶液为燃料驱动的微米马达，这些微米马达在体内几乎不兼容，因为它们会导致腐蚀和强氧化，也阻碍了自驱动微米马达在复杂生物环境中的临场应用。因此，迫切需要开发一种具有良好生物相容性的微米马达，进一步开发微米马达在生物领域的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种镁基微米马达及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提供一种镁基微米马达，包括镁微球，所述镁微球的表面上依次层叠覆设有聚乳酸-羟基乙酸共聚物层和可降解多孔水凝胶层；所述镁基微米马达上具有用于使所述镁微球连通外部环境的开口。

根据本发明实施例的镁基微米马达，至少具有如下有益效果：该镁基微米马达通过设置镁微球连通外部环境的开口，形成结构不对称的Janus结构，可使镁(Mg)微球与水反应产生氢气以形成推动力，以实现自推进运动，并在推进后可降解；且相对于钾、钠、钙等活性金属与水的反应，Mg和H₂O可以中等速度、连续稳定地产生氢气泡，运动速度可控，并且形成钝化层时，这种水作为推动微米马达运动过程中以适当的速度耗尽；此外，水作为推动微米马达的燃料，因其无毒性和丰富性而被视为具有吸引力的动力源，与H₂O₂、酸性和碱性溶液驱动的微米马达相比，水驱动微米马达在生物流体中具有更好的生物相容性；并且，Mg在生物流体中具有良好的吸附性能，可应用于生物医学领域；且在人体中，Mg²⁺离子是第四丰度的，是300多种酶的辅助因子，对组织和器官的正常功能至关重要。另外，基于镁基微米马达的Janus结构，其悬浮能力较差，但其在水介质中的粘度低，在镁微球外表面设置聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)层，可避免下层；且PLGA是由聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)组成的共聚物，在水中，PLGA可以通过酯键的水解降解，且这种共聚物在生物环境中比在水中降解得更快；PLGA层涂覆于镁微球表面，有效形成Janus结构，为马达的运动提供必要条件。并且，通过可降解多孔水凝胶层的设置，其可本身具有吸附负载特性，其用于药物或功能性抗体等功能性物质，可丰富其功能，扩展其在生物领域应用。由上，该镁基微纳米马达所采用的材料具有生物可降解和生物相容性，在体外应用时，不会产生免疫排斥反应，不会对体系产生不利影响。

根据本发明的一些实施例，所述可降解多孔水凝胶层由海藻酸钠(ALG)和壳聚糖(CHI)复合制成。制备时，具体可先在聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)层的表面覆设ALG溶液，经干燥后在PLGA层上形成ALG层，而后在ALG层上覆设CHI溶液，CHI与ALG形成可降解多孔水凝胶，干燥后形成可降解多孔水凝胶层。其中，PLGA易于吸附负电性物质，通过在PLGA层上先覆设ALG层，层体之间粘结紧密，可提高结构的稳定牢固性；进而通过在ALG层上覆设带正电的CHI溶液，ALG和CHI可产生静电作用，形成可降解多孔水凝胶。