Многофункциональные поверхностные микророллеры для адресной доставки грузов в условиях физиологического кровотока

Мобильные микророботы открывают широкие перспективы для минимально инвазивных адресных медицинских и тераностических применений в труднодоступных областях внутри человеческого организма. Система кровообращения представляет собой идеальный маршрут для навигации, однако кровоток снижает эффективность движения микророботов, особенно микророботов с общим размером менее 10 микрометров. Кроме того, для эффективного распознавания очагов заболевания и длительного удержания микророботов в условиях динамического потока необходима специфическая нацеленность на клетки и ткани. В настоящей работе представлены многофункциональные поверхностные микророллеры клеточного размера с диаметрами около 3,0 и 7,8 микрометра, созданные по образцу лейкоцитов системы кровообращения для адресной доставки лекарственных препаратов в определенные клетки и управляемой навигации внутри кровотока. Сферические микророллеры, вдохновленные лейкоцитами, состоят из магнитно-активных янусных микрочастиц, функционализированных антителами, нацеленными на раковые клетки (anti-HER2), и молекулами противоопухолевого препарата, высвобождаемыми под действием света (доксорубицин). Магнитное движение и управление микророллерами обеспечивали поступательные скорости до 600 микрометров в секунду, что соответствует примерно 76 длинам тела в секунду. Адресное воздействие на раковые клетки среди гетерогенной клеточной популяции было продемонстрировано путем активного движения и управления микророллерами над монослоями клеток. Многофункциональные микророллеры перемещались против физиологически значимого кровотока (до 2,5 дина на квадратный сантиметр) в плоских и эндотелизированных микроканалах. Кроме того, микророллеры развивали достаточную тягу против потока для перемещения по наклонным трехмерным поверхностям в условиях физиологически значимого кровотока. Описанная платформа многофункциональных микророллеров представляет собой биоинспирированный подход к управляемому движению и навигации in vivo, а также к адресной активной доставке грузов в системе кровообращения.