生物醫(yī)學(xué)微納米馬達（MNMs）依然面臨著成像引導(dǎo)的跟蹤和治療的主要挑戰(zhàn)，這對于監(jiān)測和控制MNMs在體內(nèi)的行為并進一步進行臨床前和臨床試驗是至關(guān)重要的。到目前為止，MNMs已被初步研究用于成像引導(dǎo)的跟蹤和治療，以推進這一領(lǐng)域的發(fā)展。比如，放射性標(biāo)記的MNMs可以使用正電子發(fā)射斷層掃描（PET）進行跟蹤，包覆光熱劑Au的MNMs可以使用光聲計算機斷層掃描進行追蹤，被磁性功能化的MNMs可以通過磁共振成像（MRI）進行跟蹤同時進行成像指導(dǎo)的治療。然而，現(xiàn)有MNMs的可跟蹤能力都歸因于額外的顯像劑而非MNMs本身，從而使MNM體系更加復(fù)雜。此外，目前可跟蹤的MNM的尺寸通常大于10 μm，難以被細胞吞噬以在體內(nèi)進行細節(jié)成像。針對這一問題，馬星教授團隊構(gòu)筑了一種脲酶驅(qū)動LM（Ga-In-Sn）納米馬達載體，作為一種可跟蹤的主動納米平臺。該平臺實現(xiàn)了治療和潛在診斷功能的集成。
該團隊使用聚多巴胺（PDA）來穩(wěn)定納米尺寸LM作為LM納米馬達的基底。PDA覆蓋層允許通過靜電吸附進行頭孢克肟（CF，一種典型的抗生素）負(fù)載，同時通過戊二醛作為連接劑的脲酶。通過脲酶觸發(fā)尿素的生物催化分解，納米馬達載體不僅可以實現(xiàn)增強擴散以促進CF的輸送，還可以實現(xiàn)趨化運動以實現(xiàn)在芯片上靶向輸送。另外，由于LM具有獨特的變形能力，球形的LM MNMs在近紅外光照射下可以轉(zhuǎn)化為具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的米狀LM。LM MNMs的形態(tài)變化導(dǎo)致其功能從主動式的藥物載體轉(zhuǎn)變?yōu)楣鉄釀瑥亩鴮崿F(xiàn)藥物協(xié)同光熱抗菌治療。利用LM的固有特性，展示了LM的超聲和光聲成像能力，進而實現(xiàn)了利用雙模態(tài)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)跟蹤LM MNMs在微流控容器模型中的運動。此外，通過LM MNMs可視化的運動行為對雌性小鼠的膀胱進行了活體生物成像。該主動式LM納米平臺為開發(fā)以協(xié)同治療和診斷的體內(nèi)目的可跟蹤MNMs提供了新的視角，并將進一步推動自驅(qū)動生物醫(yī)學(xué)MNMs的臨床應(yīng)用。
圖1. 液態(tài)金屬納米機器人的構(gòu)筑流程圖
圖2. 液態(tài)金屬微納米馬達的體內(nèi)外動態(tài)醫(yī)學(xué)成像
論文的第一作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）的博士研究生徐丹丹，共同第一作者為廈門大學(xué)大學(xué)碩士研究生胡靜，通訊作者為馬星教授，共同通訊作者為廈門大學(xué)鄢曉輝副教授。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c01573
