[发明专利]集群磁控的仿驱磁菌内部结构的微型机器人及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种集群磁控的仿驱磁菌内部结构的微型机器人及其制备方法和应用，其中利用不溶胀水凝胶稳定的机械强度和不溶胀变形的特性，通过施加外磁场调控磁性纳米粒子在微凝胶内部的组装行为，组装为有序排列的微米尺寸磁驱单元结构，实现磁性纳米粒子小尺寸的操控及其高度有序结构的控制，制备了仿驱磁菌内部结构的微型机器人。并可将制备的仿驱磁菌内部结构的微型机器人应用于靶向微血管溶栓和靶向的干细胞运输中。与现有技术相比，本发明制备的仿驱磁菌内部结构的微型机器人具有像磁小体一样排列成线状的磁性纳米粒子组装体，并且这种驱动结构的微型机器人具有运动能力优越和精准轨迹控制的优势，并具有良好的生物相容性。

技术领域

本发明涉及一种仿驱磁菌微型机器人，尤其是涉及一种集群磁控的仿驱磁菌内部结构的微型机器人及其制备方法和应用。

背景技术

微型游动机器人的结构尺寸微小、器件精密，能够进入到人类和宏观机器人所不及的狭窄空间进行微细操作，应用前景十分广阔。

目前已报道仿微生物的微型机器人局限在模仿外部结构。趋磁菌的仿生结构需要在微米级控制磁性纳米粒子组装过程，但此组装过程还未有报道；另一方面，低雷诺数环境下微型机器人的驱动和运动控制是探索微观世界的一个难题，需要优化微型机器人的驱动结构。

如何制备仿驱磁菌内部结构的微型机器人并将其应用于医药领域是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集群磁控的仿驱磁菌内部结构的微型机器人及其制备方法和应用，设计了一种新型集群磁控的仿驱磁菌内部结构的微型机器人及将其应用于微血管溶栓和，其中制备以水凝胶材料为基质、仿驱磁菌内部磁小体组装结构作为驱动单元的微型软体机器人，获得运动能力优越、生物相容性好、运动控制精准的微型机器人载体，并且通过负载溶栓药物，在微血管血栓处进行靶向溶栓治疗，其也可良好的应用于干细胞的运输。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中集群磁控的仿驱磁菌内部结构的微型机器人的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米粒子，作为组装单元；

S2：将所述组装单元加入聚乙烯亚胺和以环氧基团修饰的聚乙二醇的混合溶液中，超声分散，得到磁性纳米材料分散的水凝胶预聚物混合液；

S3：将所述磁性纳米材料分散的水凝胶预聚物混合液加入正己烷溶液中，搅拌，得到乳化液；

S4：对乳化液施加静磁场，之后继续搅拌，得到凝胶；

S5：洗去凝胶中的表面活性剂，筛分，得到仿驱磁菌内部结构的微型机器人产品。

进一步地，所述磁性纳米粒子为四氧化三铁纳米颗粒。

进一步地，所述正己烷溶液为添加有表面活性剂的正己烷液体。

进一步地，所述聚乙烯亚胺和聚乙二醇的摩尔比为1:40。

进一步地，所述磁性纳米粒子在聚乙烯亚胺和聚乙二醇的混合溶液中的质量浓度为5mg/mL。

进一步地，所述静磁场强度范围H＝290～330Gs。

进一步地，S5中先通过正己烷进行清洗，之后通过无水乙醇进行清洗。

进一步地，S5中通过细胞过滤器进行筛分，获得粒径为40μm的产品。

本发明中上述方案制备的仿驱磁菌内部结构的微型机器人在微血管溶栓制剂中的应用，包括以下步骤：

A1：将仿驱磁菌内部结构的微型机器人浸入溶栓剂中，进行物理吸附过程，使得溶栓剂在仿驱磁菌内部结构的微型机器人上到达吸附平衡；