近幾年具有出色變形能力和可控性的磁流體機器人受到廣泛關(guān)注。然而，這些研究大多是在體外進(jìn)行的，將磁流體用于體內醫療應用仍然是一個(gè)巨大的挑戰。同時(shí)，將磁流體機器人應用于人體也需要解決許多關(guān)鍵問(wèn)題。本研究創(chuàng )建了基于磁流體的毫米機器人，用于體內腫瘤靶向治療，其中考慮了生物相容性、可控性和腫瘤殺傷效果。針對生物相容性問(wèn)題，磁流體機器人使用玉米油作為基載液。

此外，該研究使用的控制系統能夠在復雜的生物介質(zhì)中實(shí)現對機器人的三維磁驅動(dòng)。利用1064納米的光熱轉換特性，磁流體機器人可以在體外殺死腫瘤細胞，在體內抑制腫瘤體積、破壞腫瘤間質(zhì)、增加腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖。這項研究為基于磁流體的毫米機器人在體內實(shí)現靶向治療提供了參考。

圖1.用于近紅外 II 窗口腫瘤光熱治療的生物兼容磁流體液滴機器人（BFR）概念圖。

圖2. BFR表征。(A)Fe₃O₄納米粒子的 XRD 圖。(B)Fe₃O₄納米顆粒的傅立葉變換紅外圖。(C)油酸包裹Fe₃O₄納米顆粒的傅立葉變換紅外圖。(D) BFRs 中納米粒子的透射電子顯微鏡（TEM）結果。(E) 所制備磁流體的磁滯線(xiàn)。(F) 磁流體的紫外-可見(jiàn)-近紅外吸收光譜。(G) 不同濃度的BFR在 1064 納米近紅外照射下的溫度曲線(xiàn)。(H) 5個(gè)加熱-冷卻循環(huán)過(guò)程中BFR的光熱穩定性研究。

圖3. BFR在體外模擬血液循環(huán)環(huán)境中的運動(dòng)。(A) BFR 可被控制移動(dòng)到全血環(huán)境中三維血管模型的任意分支。比例尺：5 毫米：(B) BFR 在肝門(mén)靜脈血管模型中的運動(dòng)控制，顯示了 BFR 由于可變形性和分裂能力而在血管中的可移動(dòng)性。比例尺：2 毫米。(C) 磁流體機器人越過(guò)障礙物的側面示意圖。(D) BFR 在磁阻力作用下穿過(guò)障礙物和心臟組織表面的溝槽。(E) BFR 超聲成像示意圖。比例尺：5 毫米：(F) BFR 在一塊牛心血管組織的內表面形成一個(gè)穩定的球體。(G) 超聲成像視頻快照，顯示運動(dòng)控制過(guò)程中 BFR 在不同時(shí)間的位置。比例尺：2 毫米。(H) BFR 在全血環(huán)境中逆流而上。比例尺：1 毫米。

圖4. 體內腫瘤殺傷實(shí)驗。(A) 各實(shí)驗組裸鼠在治療六天后的腫瘤情況，(B) 體重曲線(xiàn)。(C) 腫瘤大小曲線(xiàn)。(D) 六天治療后離體腫瘤組織的體積統計。(E) 小鼠腫瘤切片的 H&E 染色結果。比例尺：50 微米。(F) 和 (G) 腫瘤切片的 TUNEL 和 KI67 染色結果。黑色背景圖像為熒光圖像，白色背景圖像為特征熒光圖像。比例尺：100 μm。