Микророботы на основе биорезорбируемого акустического гидрогеля с визуализационным наведением

Микро- и нанороботы превосходно перемещаются в сложных и часто недоступных областях человеческого организма, открывая широкие возможности для таких применений, как диагностика заболеваний, прецизионная доставка лекарственных препаратов, детоксикация и малоинвазивная хирургия. Несмотря на их перспективность, практическое применение сталкивается с рядом препятствий, включая обеспечение стабильного движения в сложных биологических средах in vivo, визуализацию и локализацию в реальном времени через глубокие ткани, а также точное дистанционное управление для проведения таргетной терапии и достижения высокой терапевтической эффективности. Для преодоления этих препятствий мы разработали биорезорбируемого акустического микроробота на основе гидрогеля с визуализационным наведением (BAM), предназначенного для высокостабильного перемещения в организме человека. Изготовленный методом двухфотонной полимеризации BAM содержит магнитные наночастицы и терапевтические агенты, интегрированные в его гидрогелевую матрицу для прецизионного управления и доставки лекарственных препаратов. Микроробот имеет оптимизированную поверхностную химию: гидрофобный внутренний слой существенно повышает удержание микропузырьков в биологических жидкостях, обеспечивая функциональность в течение нескольких дней, а гидрофильный внешний слой уменьшает агрегацию и способствует своевременной деградации. Конструкция полости с двумя отверстиями для захвата пузырьков позволяет BAM поддерживать стабильное и эффективное акустическое движение в широком диапазоне биологических жидкостей. Под воздействием сфокусированного ультразвука захваченные микропузырьки осциллируют и усиливают контраст при ультразвуковой визуализации в реальном времени, обеспечивая точное отслеживание и управление движением BAM посредством беспроводной магнитной навигации. Кроме того, обусловленная гидролизом биоразлагаемость BAM обеспечивает его безопасное растворение после лечения, не создавая риска долгосрочного остаточного вреда. Обширные экспериментальные данные, полученные in vitro и in vivo, демонстрируют перспективные возможности BAM в биомедицинских применениях. Этот подход открывает перспективы для развития малоинвазивных медицинских вмешательств и таргетной доставки терапевтических средств.