制造生物相容的微型游泳者的方法、微型游泳者以及使用这种微型游泳者的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造生物相容的微型游泳者的方法，该方法包括以下步骤：提供可光交联的生物聚合物溶液；将磁性颗粒和光引发剂添加到可光交联的生物聚合物溶液以形成可3D打印溶液；施加具有可变焦点的激光，该激光指向可3D打印溶液；改变穿过可3D打印溶液的激光的焦点，以形成具有预定义形状的生物相容的微型游泳者；以及向具有预定义形状的生物相容的微型游泳者施加化学接头。本发明专利技术还涉及这种微型游泳者和使用这种微型游泳者的方法。泳者和使用这种微型游泳者的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造生物相容的微型游泳者的方法、微型游泳者以及使用这种微型游泳者的方法


[0001]本专利技术涉及一种制造生物相容的微型游泳者的方法。本专利技术还涉及这种微型游泳者和使用这种微型游泳者的方法。

技术介绍

[0002]由外部磁场提供动力的微型游泳者由于其无线致动、主动运动和精确定位能力而在医学应用中具有显著的潜力。它们的小尺寸和无缆控制可以允许深的组织穿透，因此可以革新微创手术和治疗。迄今为止，使用外部动力源致动的合成磁性微型游泳者已经在不同的平台中用于有针对性的货物递送、物体/细胞操纵和组织工程应用。特别地，由于用于微尺度致动的磁梯度拉动期间的磁转矩的效率，螺旋磁性微型游泳者最近已经获得关注。
[0003]在低雷诺数状态下利用外部旋转磁场操作的螺旋微型游泳者先前使用并入在螺旋弯曲的铜丝的头部处的小磁体以毫米级设计。然后，利用包括自滚动和掠射角沉积的不同制造技术来制造微米级的螺旋磁性游泳者。之后，双光子直接激光写入(TDLW)技术的进步实现了更复杂的聚合物微结构的三维(3D)制造，使用通用化学部分使其局部3D图案化变得容易，并且提供了将生物相容的超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPION)嵌入到微型游泳者中的可能性。迄今为止，不同的光敏材料已经与TDLW技术一起使用来制造螺旋微型游泳者。最初，使用用载药脂质体功能化的螺旋微型游泳者来进行体外单细胞药物递送。
[0004]尽管在该领域中最近有所发展，但是螺旋磁性微型游泳者仍然需要被加强以具有生理相关的生物降解和受控的局部货物释放能力，这对于它们的潜在医学应用是必要的。
[0005]在已知的时间段内通过形成无毒降解产物而使体内所施用的微型游泳者生物降解是医学应用的关键方面。最近，证明了由各种比例的PEG
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DA/PE
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TA和SPION组成的螺旋微型游泳者通过基于氢氧化钠的水解反应来降解。然而，将1M NaOH溶液用于微型游泳者的降解可能是有问题的，因此新的天然的、生理相关的降解机制到微型游泳者的整合对于未来的医学应用是必不可少的。
[0006]另外，通过有效的微型游泳者在疾病部位控制释放浓缩治疗剂可以提高总体治疗效率。螺旋微型游泳者使用旋转磁场克服了治疗剂到作用部位的主动递送问题。
[0007]然而，治疗剂的受控释放仍然是应该在基于微型游泳者的药物递送系统中解决的一个问题。远程触发的系统对于促进治疗剂在期望的时间释放到期望的部位一直是有吸引力的。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是使得可获得一种可生物降解的微型游泳者，该微型游泳者不是且不形成任何有毒的降解产物，使得微型游泳者可以容易地用于广泛的医学应用中。本专利技术的另外目的是使得可获得一种微型游泳者，借助于该微型游泳者，货物材料的受控主动释放是可能的，以确保货物材料的按需、精确且有效的递送。本专利技术的又一目的是使得
可获得一种微型游泳者，该微型游泳者可以被引导至期望目标区域而不会对目标区域周围的组织造成过度的伤害。
[0009]该目的通过根据权利要求1的制造生物相容的微型游泳者的方法来实现。本专利技术的另外的益处和有利的实施例将从从属权利要求、从说明书且从附图变得明显。
[0010]这种方法可以包括以下步骤：
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提供可光交联的生物聚合物溶液；
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将磁性颗粒和光引发剂添加到可光交联的生物聚合物溶液以形成可3D打印溶液；
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施加具有可变焦点的激光，该激光指向可3D打印溶液；
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改变穿过可3D打印溶液的激光的焦点，以形成具有预定义形状的生物相容的微型游泳者；以及
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向具有预定义形状的生物相容的微型游泳者施加化学接头。
[0016]通过用可光交联的生物聚合物溶液形成微型游泳者，可以使用3D打印技术以快速且高效的方式制造微型游泳者。
[0017]这种3D打印技术允许形成微型游泳者，其中微型游泳者被定义为具有在0.0001至1mm的范围内选择的至少一个维度的部件。
[0018]而且，在使用生物聚合物溶液来形成微型游泳者时，微型游泳者可以形成为使得它们自身或它们的降解产物在生活环境内都不形成毒性反应。这使得可获得在不直接连接到胃肠道的身体部分中使用这种磁性微型游泳者的可能性。
[0019]此外，在微型游泳者处提供化学接头意味着不同的化学物质和其他材料可以以简单的方式附接到微型游泳者，从而使得可获得能够将货物材料运输到期望目标区域的微型游泳者。
[0020]通过使用存在于微型游泳者内的磁性颗粒，货物材料可以以受控且有针对性的方式递送到期望目标区域，从而确保货物材料按需、精确且有效地递送到目标区域。
[0021]化学接头可以形成生物相容的微型游泳者与货物之间的链接，该货物可附接至微型游泳者并且可由微型游泳者运输。这样，货物可以化学地键合到微型游泳者。
[0022]该方法还可以包括以下步骤：经由化学接头将货物附接在生物相容的微型游泳者处。货物材料因此可以化学地键合到微型游泳者，从而例如存在于微型游泳者的表面上，以允许货物材料在期望目标区域处的高效释放。
[0023]优选地，化学接头被选择为使得在存在刺激时可以释放微型游泳者与货物之间的链接。这样，形成了微型游泳者，借助于该微型游泳者，货物材料的受控主动释放是可能的，以确保货物材料的按需、精确且有效的递送。
[0024]在这一点上，应当注意，货物可以选自由酶、分子、药物、蛋白质、遗传物质、纳米颗粒、用于治疗或诊断目的放射性粒子以及前述的组合构成的组。
[0025]化学接头可以是可光裂解的接头，优选NHS和炔烃改性的邻硝基苄基衍生物。通过使用可光裂解的接头，货物材料可以借助于例如激光(例如红外或紫外激光)从微型游泳者释放。
[0026]在这一点上，应当注意的是，化学接头可以是可酶裂解的接头，例如一个基质金属蛋白酶识别肽序列。这样，在特定酶、例如存在于癌组织中的酶的存在下，货物材料可以从
微型游泳者释放，即，刺激由特定水平的特定酶提供。
[0027]还应当注意，化学接头可以是被配置为在热的影响下释放货物材料的可热裂解的接头，即，刺激通过施加在一定范围内的温度来提供。
[0028]可光交联的生物聚合物溶液可以是包括生物活性的、可生物降解的和生物相容的聚合物的溶液，聚合物例如为壳聚糖、明胶、藻朊酸盐、多肽、核酸、多糖和前述物质的组合，优选壳聚糖。这样，可以获得可以由容易丰富且相对便宜的材料形成的微型游泳者，这些材料在微型游泳者可能被引入的宿主内不形成毒性反应。
[0029]在这一点上，应当注意术语可生物降解意指生物相容的微型游泳者在活体内通过酶活性随着时间降解，而不引起对周围组织的损伤。对于现有技术中已知的通过基于氢氧化钠的水解反应而降解的微型游泳者而言，情况并非如此。这种反应形成有毒的副产物，因此会对人体或动物体中的组织造成严重的伤害。
[0030]还应当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造生物相容的微型游泳者(10)的方法，所述方法包括以下步骤：
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提供可光交联的生物聚合物溶液(12)；
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将磁性颗粒和光引发剂添加到所述可光交联的生物聚合物溶液以形成可3D打印溶液(14)；
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施加具有可变焦点的激光(18)，该激光指向所述可3D打印溶液(14)；
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改变穿过所述可3D打印溶液(14)的所述激光(18)的所述焦点，以形成具有预定义形状的所述生物相容的微型游泳者(10)；以及
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向具有所述预定义形状的所述生物相容的微型游泳者(10)施加化学接头(26)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学接头(26)形成所述生物相容的微型游泳者(10)与可附接至所述微型游泳者(10)并能够由所述微型游泳者运输的货物(24)之间的链接。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：经由所述化学接头(26)将货物(24)附接在所述生物相容的微型游泳者(10)处。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述货物(24)选自由酶、分子、药物、蛋白质、遗传物质、纳米颗粒、用于治疗或诊断目的放射性粒子以及前述的组合构成的组。5.根据前述权利要求2至4中至少一项所述的方法，其特征在于，选择所述化学接头(26)，使得所述微型游泳者(10)与所述货物(24)之间的所述链接能够在存在刺激时释放。6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述化学接头(26)是可光裂解的接头，优选NHS和炔烃改性的邻硝基氮基甲烷基衍生物。7.根据前述权利要求1至5中至少一项所述的方法，其特征在于，所述化学接头(26)是可酶裂解的接头，例如，基质金属蛋白酶识别肽序列之一，或者其中，所述化学接头(26)是可热裂解的接头。8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述可光交联的生物聚合物溶液(12)是包括生物活性的、可生物降解的和生物相容的聚合物的溶液，聚合物例如为壳聚糖、明胶、藻朊酸盐、多肽、核酸、多糖和前述物质的组合，优选壳聚糖。9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述磁性颗粒的尺寸选自5nm至200nm、特别是5nm至200nm并且优选40nm至60nm的范围。10.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述磁性颗粒选自由氧化铁颗粒、铁铂颗粒、钕铁硼颗粒、铝镍钴颗粒、铁颗粒、钴颗粒、钐钴颗粒构成的组，优选氧化铁颗粒。11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述光引发剂是在两个光子吸收时分裂成两半并生成发起所述光交联的自由基的分子，其中所述光引发剂例如为苯基
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2,4,6
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三甲基苯甲酰基次膦酸盐(LAP)。12.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在施加刺激时，例如施加光时，或者在预定义量的特定酶附近，所述货物(24)可从所述微型游泳者(10)释放。13.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：施加磁场(B)，该磁场(B)的磁场强度被选择为在施加所述激光(18)的所述步骤期间对齐所述可3D打印溶液(14)内的所述磁性颗粒。14.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述微型游泳者(10)具有

【专利技术属性】
技术研发人员：梅廷，
申请(专利权)人：科奇大学，
类型：发明
国别省市：