[发明专利]一种增强微纳米系统靶向能力的磁性微球的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种微纳机器人及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：将氨基修饰的磁性微珠分散液与4,4'‑偶氮氧基(4‑氰戊酸)混合，进行酰胺化反应，得到所述微纳机器人。本发明通过4,4'‑偶氮氧基(4‑氰戊酸)与磁性微珠上的氨基形成稳定的共价键，实现组配的模块数可调，同时，4,4'‑偶氮氧基(4‑氰戊酸)的引入能够使微纳机器人具有近红外光响应释放药物优势，且具有修饰性，可在微纳机器人中磁性微珠的末端连接上多种药物，如抗癌药物阿霉素，用于肿瘤的近红外响应靶向治疗，另外，本发明提供的微纳机器人可适应于不同环境下的应用。

技术领域

本发明涉及微纳机器人技术领域，尤其涉及一种微纳机器人及其制备方法和应用。

背景技术

磁控微/纳米机器人由于能够增强微/纳米系统(如药物给药系统)的靶向能力而得到了广泛的研究。微/纳米机器人应用于广泛的领域，包括环境、生物医学应(包括细胞移植、肿瘤靶向给药和微创手术)。目前，微纳机器人已经被证明了具有在同质环境中移动或工作以及完成单一特定任务的卓越能力，然而，面临活体中复杂的组织构造和环境，如血液循环、肿瘤微环境的扩散和生物屏障如细胞外基质，单一形状和功能的机器人已无法满足需求。例如，磁控微型机器人常用的螺旋形，不能有效地组装和拆卸成不同的大小和形状。自然界中的微生物可使用各种各样的形状和推进方法来导航许多不同的生物环境。因此，构建具有自我改变形状能力的仿生模块化机器人，适应不同的任务和环境，并能对不可预知的情况做出反应，如帮助药物输送和微创手术，将具有非常重要的意义。

对于模块化微纳机器人，Tottori等人之前已经引入了一种方法(Nano Lett.13,4263-4268(2013).)，利用磁力和水动力相互作用将螺旋微型机器人组装和拆卸成不同的配置。机器人的组装成链状是由平行靠近的两名机器人的磁吸力作用而成的，拆散则是由机器人运动过程中运动方向与磁场不同步导致的。其工作过程如下：(1)机器人l朝机器人2的一端游去，在机器人两端形成了磁装配 (如图1a至图1d所示)。(2)两个机器人之间的吸引力足够大，可以让两个机器人l和2一起旋转和推进。(3)随后，磁场旋转被逆转，集合在一起的机器人向相反的方向移动，机器人1显然拖着机器人2(如图2)。(4)在相对较低的频率(40赫兹)，两名机器人旋转，因为磁力大于机器人的阻力。(5) 随着输入频率逐渐增加(56赫兹)，机器人受到的阻力上升，最终超过了两个机器人之间的磁相互作用力，导致机器人解体(如图3a至图3d)所示。尽管上述文献的机器人系统可以动态地重新配置大小和形状，但该模块机器人的最大组装数量是3，通用性不足，并不能得到理想的模块化机器人。

因此，本领域亟待制备一种组配的模块数更高且可以适用于不同环境下的应用的微纳机器人及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种微纳机器人的制备方法，尤其在于提供一种三珠微纳机器人，特别在于提供一种模块化光响应非手性三珠微纳机器人的制备方法。所述制备方法可以实现微纳机器人组配的模块数可调，同时具有近红外光响应释放药物优势，且具有修饰性，此法制备的模块化机器人可适应于不同环境下的应用。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种微纳机器人的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将氨基修饰的磁性微珠分散液与4,4'-偶氮氧基(4-氰戊酸)(AZO)混合，进行酰胺化反应，得到所述微纳机器人。

本发明提供的微纳机器人使用磁珠作为基本的构建块，AZO通过两端的羧基与磁性微珠上的氨基反应形成酰胺键，从而在磁性微珠表面接枝AZO，当两个磁性微珠与同一个AZO反应时，两个磁性微珠则连接在一起，本发明提供的制备方法可以获得至少三个磁性微珠相连的结构，允许更广泛的模块化和组装，而且仍然可在磁场下，依靠磁力作用和水动力相互作用组装和拆卸。此种模块构建法灵巧简便。