[发明专利]用于在微纳米环境中感测、检测和实现的系统、设备和方法

说明书

描述了一种尺寸为μm或nm级别并且可以包括基于亚10nm SIA晶体管节点的集成电路逻辑、感测子系统、决策子系统、实现子系统和功率收集系统的设备。所述感测子系统可以识别致病实体，所述致病实体包括疾病相关细胞（例如癌细胞、自身免疫细胞或病理性微生物）或病毒。所述感测子系统可以包括由导电材料构成的至少一个垫和附着到所述至少一个垫的至少一个接头。每个接头也可以附着到靶向剂（例如抗体片段）或参考剂。在靶向剂与感兴趣的实体结合后，将信息传送至所述逻辑电路，所述逻辑电路处理结合事件信息并决定所述实体是否是疾病相关的（例如，疾病相关的细胞或病毒）并需要递送治疗剂或其它治疗。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月8日提交的共同未决的美国临时专利申请第62/830,762号的权益，在此以全文引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及治疗性或医学纳米机器人，包括感测和识别化学和生物材料并可分配靶向治疗剂和其它化学品的纳米装置或微装置。

背景技术

包括疾病相关细胞（“DAC”）和致病病毒的致病实体处于病理机制根源的疾病是发病和死亡的广泛和主要原因。这类疾病包含但不限于癌症、自身免疫性疾病和传染病（包括由病毒、寄生虫、细菌等引起的那些）。2019年，仅癌症就导致美国大约600,000人死亡，估计有180万新癌症诊断。在高经济成本和疾病流行率和死亡率方面，在自身免疫性疾病和传染病以及高度流行的心血管疾病、神经疾病和代谢相关疾病（例如代谢综合征、肥胖症、糖尿病）中观察到类似趋势。

在开发靶向致病实体（包括DAC、寄生虫、病毒和其它）的有效和确定的治疗剂方面缺乏进展的主要原因是这些致病实体固有的适应和发展使许多治疗剂无效的抗性机制的能力。现在越来越关注甚至对最先进抗生素产生耐药性的传染病。病原体适应抗生素抗性机制的能力产生了开发新抗生素策略的持续需求。此外，还有一个无时无刻不在的威胁，那就是我们将遇到不可治疗的新的微生物或病毒抗性菌株，并且将有效地迫使药物进入青霉素出现之前和能够进行治疗之前的时代。尽管在过去的一个世纪中，在开发新的基于小分子、生物和纳米颗粒的治疗剂以中和致病实体（包括对抗DAC、寄生虫和病毒）方面已经作出了许多努力，但仍出现了可作用于抵抗治疗的细胞的可行技术。在迄今为止已经开发的所有治疗方式中，几乎所有的尝试都利用了一些生物过程——致病实体（包括DAC、寄生虫和病毒）随着抵消抗性机制而进化发展的过程。本公开描述了用于中和致病实体的基于逻辑的和非仿生的效应系统、设备和方法，对于所述致病实体不能产生相应的抗性。

随着诸如嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法、成簇的规则间隔的短复发重复（“CRISPR”）、siRNA和其它基因疗法，在安全地治疗特定细胞类型，避免患者的脱靶效应和免疫系统的病理性活化的能力方面存在新的增长的问题，如在病毒载体相关基因疗法和CAR-T疗法中的情况。需要新的解决方案，以不仅提高这些药物的精密度，而且能够将这些药物递送至特异性致病实体（包括DAC和病毒），这将降低这些药物的潜在毒性（脱靶效应），并且通过将治疗剂或治疗作用直接递送至致病实体而显著提高它们在致病实体处局部释放的高浓度的功效。本公开描述了如何将任何治疗剂或显像剂仅递送至感兴趣的致病实体（例如，仅递送至DAC，诸如癌细胞），促进该试剂进入特定DAC而不管治疗剂或显像剂大小或化学组成，并且降低病理性免疫活化和其它毒性脱靶效应。

本公开描述了可以在包括但不限于人类的生物系统内实现这种高度特异性的治疗递送的系统、设备和方法。最后，本公开描述了包括超出传统治疗和成像应用的用途的实施例。如本文所述，本文所述主题的特定实施例可用作传感器、化学合成工具和递送剂，并且它们可用于将收集的信息传送至外部传感器或在特定实施例内，有或没有必要引入在生物或体内系统内。

发明内容