香港城市大学(CityU)的一名学者在研究中成功开发了一种名为Fibot的纳米纤维生物可降解微型机器人。Fibot可以在肠道内移动，并根据环境pH值进行降解，从而在不同的锚定位置释放不同的药物。这项研究揭示了毫米波机器人的发展，以及药物在肠道目标位置的可控释放的潜在应用。这项研究还促进了具有生物医学应用的可生物降解和适应性装置的开发。
该研究团队由城市大学生物医学工程系副教授沈亚静博士带领。他们的研究结果发表在学术期刊《物质》(Matter)上，标题为“具有可控锚定和自适应逐步释放功能的纳米纤维生物可降解微囊机器人”。
在外部磁场的驱动下，Fibot可以移动并“固定”在肠道内
由于胃肠道的酸/碱环境，以及胃壁表面粗糙和肠道蠕动，药物难以在理想的位置靶向释放。然而，沈博士和他的团队克服了所有这些障碍。
“我们将这种基于纳米纤维的软机器人命名为Fibot。可进行可控锚固，可完全降解，对周围环境pH值的响应。因此，Fibot可以将植入体内和腿部的各种药物逐步释放到胃肠道中。”
资料来源:香港城市大学
“锚定”是指将Fibot移动到肠道内所需位置后，可以保持固定位置，而不会被蠕动推开。在外部磁场的驱动下，多足Fibot可以在复杂的胃肠道环境中有效移动，并通过强磁场的作用将自身固定在肠壁上。
在兔子体内的实验证明，Fibot可以在4小时内完全降解
“Fibot的腿可以穿透肠道黏膜，这使得它可以固定在想要的肠道位置，而不会被蠕动推开。这是药物在目标位置释放的先决条件。此外，由于磁场的精确控制，Fibot的腿无法到达胃肠道粘膜下层和外肌层，从而有效避免了肠穿孔的潜在风险。”
该团队对Fibot进行了各种实验。他们发现，在磁力的驱动下，Fibot在猪的胃里10秒内移动了7厘米。猪的胃崎岖、潮湿、呈酸性，pH值为5。这证明了Fibot在胃部的移动能力。
研究小组还利用Fibot在兔子的肠道内进行了体内实验。当Fibot移动到目标肠道区域时，研究小组使用更强的磁场将其固定在肠道组织上。Fibot在那里停留了4个小时，最终在那个位置完全降解。
在外力的引导下，Fibot在大约15分钟内移动到兔子的肠道，而自然生理需要3个多小时。信贷:
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不同pH-respo制备的材料具有较强的降解能力ntrollable药物释放
Fibot的另一个特点是释放药物的能力。关键在于制造的材料。该团队分别用生物可降解材料制造了Fibot的纳米纤维软膜体和多腿阵列，然后用磁场辅助静电纺丝的方法组装这两个部分。
身体织物中使用的纳米纤维的特殊核壳结构使药物能够封装在壳内。在制作针状腿时，研究小组调整了材料的成分，并将药物放入其中。
“由于我们在制造过程中调整了材料，Fibot的身体和腿部可以在不同的pH值下降解，这使得我们可以控制包裹在Fibot身体和腿部的不同药物的逐步释放，”沈博士补充说。
实验表明，在胃酸等pH值小于或等于5的酸性环境中，Fibot的结构保持稳定，包裹的药物没有泄漏。当Fibot位于pH大于等于5.5的环境中，身体保持完整，但腿部缓慢溶解，并在大约40分钟的时间内逐渐释放嵌入的药物。剩余的物体仍然可以被磁力移动。在pH大于6的环境中，剩下的身体在7小时内完全降解，释放出另一种包裹在体内的药物。
上面的图片显示了Fibot的结构，纳米纤维-based millirobot。中间和底部的胃图像显示，Fibot可以在respo中降解
nse与环境pH的关系
并在需要的位置逐渐释放药物。信贷:
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Fibot是完全生物兼容的，在生物医学上使用是安全的
“体内实验已经证明，Fibot是完全生物兼容和生物降解的，所以它不会造成任何肠梗阻。将它固定在肠道组织上不会导致任何炎症反应，所以我们认为Fibot在生物医学上是安全的，”沈博士补充说。
Fibot揭示了完全可生物降解的功能微囊机器人设计，可以在固定位置逐步释放药物。这些发现在未来的生物医学治疗中具有潜在的应用价值，如靶向区域释放和可编程释放，以及临床应用的肠道大分子释放。沈博士总结道:“Fibot为局部治疗提供了一种新的解决方案，并具有大分子经皮药物释放的潜力。”
