[发明专利]一种磁性L型微纳米机器人及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种磁性L型微纳米机器人及其制备方法和用途，本发明所述磁性L型微纳米机器人的线宽为0.3‑1μm；其尺寸为微纳米尺度，能在磁场驱动下进行靶向送药，其在水中的移动的最快速度可达3‑10μm/s；且本发明所述磁性L型微纳米机器人的制备方法采用电子束曝光技术，其制备精度可达20nm以下，且制备方法简单，能实现大批量生产，满足靶向送药的需求。

技术领域

本发明属于微型机器人领域，涉及一种磁性L型微纳米机器人及其制备方法和用途。

背景技术

癌症是发病率和死亡率仅次于心血管疾病的第二大疾病，是全球面临的主要公共健康问题。随着我国的癌症登记及统计体系的日趋完善，近年来我国的癌症流行病学研究已有了长足的进展，我国的相关政策也正在强调开发或者改进癌症治疗的方法(参见文献：周燕荣，从数据质量看信息价值:读《中国癌症发病率与死亡率，2012》[J].中国医学前沿杂志，2016,8(7):10-12.)。而在众多的改进和新开发的治疗方法中，用于可以摧毁肿瘤细胞而不影响正常细胞组织的靶向治疗方法更是受到了广泛的关注，其中，乳腺癌靶向药物已经进入了国家的医保目录。

目前，我国需要在生物医药及高性能医疗器械领域着重开发针对重大疾病的化学药物新产品，其中的重点包括了新机制、新靶点化学药物、个性化治疗药物。随着微纳制造技术的迅速发展，越来越多的技术开始采用微纳机器人来实施微纳米尺度的靶向功能(参见文献：Kim K,Guo J,Liang Z,et al.Artificial Micro/Nanomachines forBioapplications:Biochemical Delivery and Diagnostic Sensing[J].AdvancedFunctional Materials,2018:1705867)。然而，目前仍未能掌握纳米尺度的纳米机器人的制造方法以及其在体内环境被操控的方法，而该技术的空白对将微纳机器人用作医疗用途造成严重阻碍(参见文献：Wang H,Pumera M.Micro/Nanomachines and LivingBiosystems:From Simple Interactions to Microcyborgs[J].Advanced FunctionalMaterials,2018,28(25):1705421)。

德国马普所的Debora Schamel博士年利用倾斜角沉积电子束蒸发技术(glancingangle deposition，GLAD)制备了直径70nm的纳米级螺旋机器人，并在这项研究中证实了能够在生物凝胶中控制其运动方向，可以在高粘度溶液中以与大型微推进器相当的速度移动。该方法制备得到的纳米螺旋机器人，不仅有望应用于细胞外环境，而且体积足够小，可以被细胞吸收，具有良好的应用场景(参见文献：Schamel D,Mark A1G,Gibbs J G,etal.Nanopropellers and Their Actuation in Complex Viscoelastic Media[J].ACSNano,2014,8(9):8794-8801)。

目前，现有技术公开的一种纳米级螺旋形机器人的制备方法包括以下步骤：(1)在直径2英寸的硅片上覆盖一层直径200到300nm二氧化硅的小珠；(2)在压力10^-5到10^-6torr的真空下，在电子束蒸发器中通过气相沉积的方法在硅晶圆上生长螺旋形；(3)二氧化硅蒸汽通量的入射温度为80℃到90℃，而由计算机控制的旋涂平台将硅晶圆表面正常转速旋转；(4)将样品放入超声机中，超声取下并收集纳米机器人；(5)通过电子束蒸镀在纳米机器人表面蒸镀30nm左右厚度的金属钴；(6)将带有钴包覆纳米机器人的衬底置于电磁铁的极片之间，并对螺旋机器人进行磁化，得到磁性微纳米机器人(参见文献：Ghosh A,FischerP.Controlled propulsion of artificial magnetic nanostructured propellers[J].Nano letters,2009,9(6):2243-2245.)；上述方案存在得到的微纳机器人是不可控的，并且形状一致性差，合成之后的其他杂质含量较多。