由光声计算机断层扫描引导的用于体内肠道靶向导航的微型机器人

最近，在各种环境中合成微/纳米马达已经在潜在的生物医学应用方面取得了巨大进步。然而，现有的微/纳米运动平台对于深部组织成像和体内运动控制效率很低。在这里，研究人员提出了光声计算机断层扫描（PACT）引导的体内肠道微型机器人的研究。包裹在微胶囊中的微型机器人在胃中是稳定的，并且一旦释放就在各种生物流体中表现出有效的推进力。PACT在体内实时显示了微型机器人胶囊向肠内靶区域的迁移。近红外光照射引起胶囊的崩解以释放载有药物的微型机器人。微型机器人的强力推进有效地延长了肠内的滞留时间。新开发的微型机器人系统和PACT的集成实现了体内微型机器人的深度成像和精确控制，并具有实际的生物医学应用价值，例如药物输送。

图 体内PAMR（肌动球蛋白）的示意图。（A）胃肠道中PAMR的示意图。将MC（微型胶囊）施用于小鼠。 NIR（近红外）照明有助于MC的实时PA（光声）成像，并随后触发微型机器人在胃肠道的目标区域中的推进。（B）体内胃肠道中MC的PACT示意图。将小鼠保持在由高度聚焦的超声换能器阵列包围的水槽中。近红外侧照射到小鼠上产生PA信号，随后由换能器阵列接收。（插图）黄色虚线框区域的放大视图，说明了光传输和PA检测的共焦设计。（C）肠溶衣可防止胃中MCs的分解。（D）外部CW（连续波） NIR辐射在目标区域中根据需要诱导MC的相变和随后的分解，并且在从胶囊展开时激活微型机器人的运动。（E）微型机器人的主动推进促进了肠内的滞留和药物输送效率。