可大大降低制造成本，科学家开发出具有免疫细胞生物相容性的新型纳米机器人

纳米机器人的发展显着改善了纳米医学战略。尽管纳米机器人是一种出色的药物输送系统，但制造适合药物输送的具有精确尺寸的磁控纳米机器人一直是一项具有挑战性的任务。

最近，科学家们已经解决了这一限制，并使用与免疫细胞具有生物相容性的电子束光刻技术制造了纳米机器人。这项研究已发表在 《科学报告》上。

创建纳米机器人的传统方法

纳米机器人是小型的基于纳米的设备，可以导航无法轻易到达的身体远端区域。这些设备具有各种生物医学应用，例如微创手术、遥感和靶向药物输送。科学家们已经开发了几种具有多种控制方法的微/纳米机器人，例如电、声、磁、热和化学。

尽管磁性纳米机器人是纳米机器人中研究最多的，但它们的体内应用与几个问题有关，包括较差的生物相容性、移动性、尺寸和靶向能力。此外，科学家们一直致力于以可承受的成本开发可大规模制造的微型/纳米机器人。

用于制造磁性微/纳米机器人的最常用方法之一是基于双光子聚合 (2PP) 技术的直接激光写入 (DLW) 方法。这种方法非常适合开发任何理想形状、长度为 100 nm 且具有低雷诺数推进力的微型机器人。这种方法的主要缺点是它无法制造出适合药物输送的理想尺寸的纳米机器人。

尽管与 DLW 方法相关的上述限制已通过掠射角沉积 (GLAD) 方法克服，但它只能制造螺旋形微/纳米机器人。重要的是，科学家们使用光刻技术开发了用于药物输送目的的非手性平面微型机器人。该方法可用于低成本大规模生产微型机器人。几项研究表明，非手性微型机器人可以在磁驱动下以低雷诺数游泳，并有效地与螺旋微型/纳米机器人竞争。

使用电子束光刻技术开发非手性平面纳米机器人

最近，研究人员使用电子束光刻 (EBL) 方法创建了非手性平面纳米机器人。这是一种用于纳米机器人制造的新方法，因为传统的 EBL 方法仅用于二维纳米结构。

在这项研究中，科学家们使用了两种方法，即电子束曝光和电子束蒸发方法，在硅片上制造了大量的纳米机器人。这些纳米机器人的大小约为 400 nm。作者在镍 (Ni) 层和电子束 (EB) 抗蚀剂层之间使用了使用银 (Ag) 的粘附层。

作者表示，镍层赋予新合成的纳米机器人磁性，而钛 (Ti) 层使其具有生物相容性。金属钛很容易被氧化并在 L 形纳米机器人上形成氧化钛 (10nm) 层。这些基于钛的纳米颗粒状结构使纳米机器人具有细胞相容性并能够实现细胞粘附。

简而言之，新合成的由抗蚀剂/Ag/Ni/Ti 组成的 L 形纳米机器人已被结合到由铝 (Al) 牺牲层组成的基板上。科学家们设计了释放过程，以确保样品中残留的 Ag/Ni/Ti 碎片最少。该过程涉及在纳米机器人合成过程中去除多余的牺牲铝。

新型纳米机器人的优点

研究人员通过按比例增加磁场强度和旋转频率来评估新合成的 L 形纳米机器人（长度 1.4 μm）的游泳特性。他们观察到纳米机器人的前进速度随着磁场频率的增加而增加。

纳米机器人的速度也通过将磁场强度保持在 2 mT 来确定，同时增加旋转频率。该测试展示了当旋转频率增加时纳米机器人的身体固定旋转轴发生变化。该结果表明频率和速度之间存在非线性关系。

目前的研究报告称，纳米机器人的前进速度增加，直到达到 3.2 μm/s 的峰值，然后速度下降。据报道，平均游泳效率为 0.23，与现有的微型/纳米机器人相当。

用于体内应用的 L 形纳米机器人的生物相容性

科学家们通过基于正常细胞（小鼠成纤维细胞 L929）和癌细胞（HepG2 细胞）的 CCK-8 测定法评估了 L 形纳米机器人的细胞毒性，以确定其体内适用性。

进行扫描电子显微镜（SEM）分析以观察正常细胞对纳米机器人的粘附。科学家们观察到 L 形纳米机器人和细胞之间存在显着的界面粘附。此外，作者报告说，与对照相比，L 形纳米机器人表现出相当大的增殖。该研究还报告说，纳米机器人在 HepG2 细胞和正常细胞中没有表现出任何细胞毒性。

巨噬细胞是至关重要的免疫细胞，在肿瘤靶向治疗和再生医学中发挥着关键作用。因此，这些免疫细胞被用来确定纳米机器人的细胞相容性。作者报告说，非手性纳米机器人是稳定的，并且与正常细胞、癌细胞和免疫细胞相容。因此，这些 L 形纳米机器人在体内纳米医学应用中具有巨大的潜力。

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来源：贤集网
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