香港城市大学开发用于原位细胞再生的3D打印微型机器人

近日，来自香港城市大学的研究人员创造了3D打印的微型机器人载体，这些载体可以在生物体内（体内）运输细胞，用于靶向治疗和组织再生。

根据该研究报告，机器人的球形和带刺结构是使用Nanoscribe的Photonic Professional GT激光光刻系统制造的，该系统提供了“足够的灵活性来优化机器人结构”。

 
△用间充质干细胞（MSC）培养12小时的微机器人的SEM图像。 图片来自Science Robotics /香港城市大学通过3D打印的微型机器人载体进行细胞再生

再生医学使用来自生物（动物，植物或人）的健康细胞来修复或替换患病细胞或组织。 然而，当将功能细胞运输到生物体内的受损位置时会出现挑战。 该研究指出：“体内[干细胞]细胞的递送需要一个合适的三维（3D）结构，以创造一种环境，支持细胞粘附，增殖和分化，同时作为载体起作用。”因此，该研究小组创造了几种具有磁性和多孔性质的3D打印微型机器人载体，以机械支持组织和器官原位再生。 此外，研究人员观察到2D细胞培养人工环境因其快速失去形状而无效。

通过微创设计，微机器人载体有可能进入人体较小和更复杂的区域。 这包括胃肠器官，大脑和脊髓。 考虑到这一点，该研究使用了Nanoscribes的双光子光刻技术，该技术能够通过光子晶体进行高分辨率3D图案化。 微型载体由负性光致抗蚀剂SU-850材料制成。
此外，微型机器人涂有镍和钛溶液，用于磁致动和生物相容性。

 
△细胞接种前后微机器人的结构设计。图片来自Science Robotics /香港城市大学。小鼠和斑马鱼胚胎

为了测试其细胞控制和传递能力，研究小组将一群携带能够产生肿瘤的HeLa蛋白细胞的微型机器人分散到小鼠体内。培养四周后，小鼠在注射的微生物载体的周围位置形成肿瘤。此外，微型机器人载体被分散到斑马鱼胚胎的蛋黄中，以观察注射精度和克服粘性阻力的能力。

两种测试均在显微镜下观察，并被认为是成功进行精确的自动细胞运输。在实验阶段结束时，研究人员发现微型载体的球形3D打印结构“增强了磁驱动能力，使微机器人与宿主组织易于融合，促进细胞从机器人转移到组织。”

△注射了携带HeLa细胞的一群微型机器人的小鼠的体内荧光成像。 在为期四周的时间内，肿瘤发生了肿瘤。 白色箭头表示注射的位置。 图片来自Science Robotics /香港城市大学。

研究人员论文“Development of a magnetic microrobot for carrying and delivering targeted cells”由Junyang Li, Xiaojian Li, Tao Luo, Tao Luo, Chichi Liu, Shuxun Chen, Dongfang Li, Jianbo Yue, Shuk-han Cheng, and D. Sun.撰写。