【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微機(jī)器人，尤其涉及一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、微機(jī)器人是一類能夠?qū)⑼獠磕芰哭D(zhuǎn)換為自身動(dòng)能的微型裝置，在環(huán)境修復(fù)、生物醫(yī)學(xué)工程和微流控技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人的能量來(lái)源多種多樣，包括聲波、光、電、熱和磁等。其中，磁控微機(jī)器人在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
2、首先，磁場(chǎng)的優(yōu)良穿透能力使得微機(jī)器人能夠在不干擾生物組織的情況下實(shí)現(xiàn)精確操控。這種非侵入性的操作方式使得磁控微機(jī)器人在體內(nèi)導(dǎo)航和靶向藥物遞送方面尤為有效。例如，通過(guò)外部磁場(chǎng)的引導(dǎo)，磁控微機(jī)器人可以準(zhǔn)確到達(dá)腫瘤區(qū)域，實(shí)現(xiàn)高效的局部藥物釋放，從而減少全身性副作用。此外，磁控微機(jī)器人具備快速響應(yīng)和高度可控性。通過(guò)調(diào)整磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，可以實(shí)時(shí)控制微機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑和速度，使其在復(fù)雜的生物環(huán)境中依然保持精確操作。同時(shí)，選擇合適的材料和表面修飾，磁控微機(jī)器人能夠在體內(nèi)逐漸降解，釋放無(wú)害的產(chǎn)物，避免長(zhǎng)期滯留帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，這一特性確保了其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的安全性。
3、金屬有機(jī)框架材料(mofs)因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。mofs由金屬離子或簇與有機(jī)配體通過(guò)配位鍵連接而成，具有高度有序的孔道和極高的比表面積，能夠高效裝載和釋放藥物分子。通過(guò)調(diào)節(jié)有機(jī)配體和金屬離子，可以精確控制mofs的孔道尺寸和形狀，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同藥物分子的選擇性裝載，這一可調(diào)節(jié)性為個(gè)性化治療和提高藥物生物利用度提供了可能。在生物相容性和可降解性方面，mofs也表現(xiàn)出優(yōu)異性能。許多mof
4、將磁控微機(jī)器人與mofs結(jié)合，將在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。磁控微機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)精確的導(dǎo)航和操控，而mofs則提供高效的藥物裝載與釋放能力。兩者結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物遞送系統(tǒng)的智能控制和精準(zhǔn)操作。例如，磁控微機(jī)器人可攜帶mof結(jié)構(gòu)，在外部磁場(chǎng)引導(dǎo)下，準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，通過(guò)mofs的孔道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)藥物的定量釋放，從而提高治療效果。此外，磁控微機(jī)器人與mofs結(jié)合還可實(shí)現(xiàn)多功能化。例如，在mof結(jié)構(gòu)中嵌入磁性納米粒子，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)磁控導(dǎo)航和藥物遞送；或通過(guò)功能化mof表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定生物分子的靶向識(shí)別和結(jié)合。這些多功能特性使得磁控微機(jī)器人與mofs的結(jié)合在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
5、但是，盡管磁控微機(jī)器人與mofs的結(jié)合在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，當(dāng)前研究仍存在一些問(wèn)題。例如，現(xiàn)有設(shè)計(jì)的mof微機(jī)器人結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，難以根據(jù)實(shí)際需求定制所需形狀和功能。這種設(shè)計(jì)上的局限性限制了其在復(fù)雜生物環(huán)境中的應(yīng)用效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提出了一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人及其制備方法和應(yīng)用。通過(guò)本專利技術(shù)制備方法制備得到的微機(jī)器人可在磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)高效的驅(qū)動(dòng)，并可實(shí)現(xiàn)精確控制和執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)；同時(shí)本專利技術(shù)公開(kāi)的制備方法簡(jiǎn)單，是一種可大量制備的可定制磁控mof微機(jī)器人的制備工藝。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)技術(shù)方案之一：
4、一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的制備方法，包括以下步驟：
5、將微納加工模板法與兩相界面自組裝法進(jìn)行耦合，制備得到磁性mof微機(jī)器人；
6、利用配體交換法對(duì)所述磁性mof微機(jī)器人進(jìn)行氨基修飾，再利用離子吸附法負(fù)載脂肪酶，最終得到所述可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人。
7、優(yōu)選的，所述微納加工模板法的具體過(guò)程為：
8、在硅片上旋涂一層犧牲層(omnicot)后，烘干后旋涂光刻膠，烘干，然后覆蓋上帶有圖案的掩模版，再依次進(jìn)行曝光、烘干、顯影和浸漬，得到具有所需圖案的su-8膜。
9、進(jìn)一步，所述光刻膠為su-8光刻膠；
10、所述顯影過(guò)程中采用的顯影液為pgmea。
11、進(jìn)一步，所述具有所需圖案的su-8膜的厚度為20μm。
12、進(jìn)一步，所述圖案包括螺旋形、s形、三角形、四邊形、圓形、多瓣梅花形、鋸齒狀或碗狀中的任一種。
13、有益效果：本專利技術(shù)限定的不同形狀對(duì)應(yīng)有不同的功能及應(yīng)用，如螺旋狀的微機(jī)器人可用于靶向藥物輸送，通過(guò)螺旋形設(shè)計(jì)，它們可以在體液中高效移動(dòng)，精準(zhǔn)地到達(dá)病灶區(qū)域進(jìn)行治療；碗狀的微機(jī)器人可用于微操作和拾取應(yīng)用，如在微觀環(huán)境中進(jìn)行物體的操控和運(yùn)輸；鋸齒狀的微機(jī)器人可用于細(xì)胞操控和組織工程，能夠在特定位置實(shí)施切割作用，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的破碎以及血栓清除等；多瓣梅花狀微機(jī)器人可用于流體動(dòng)力學(xué)研究，能夠在液體中高效推動(dòng)和攪拌，有助于混合和反應(yīng)過(guò)程。
14、優(yōu)選的，所述兩相界面自組裝法的具體步驟為：
15、在容器中先加入金屬鹽溶液；然后放入su-8膜；再加入含有fe3o4和有機(jī)配體的正辛醇溶液進(jìn)行自組裝反應(yīng)。
16、進(jìn)一步，所述金屬鹽溶液和有機(jī)配體構(gòu)建得到的mof包括zif-8、hkust-1、mof-177、mof-5、mof-74中的任一種。
17、進(jìn)一步，所述金屬鹽溶液的濃度為0.17mol/l；和/或
18、所述正辛醇溶液中所述fe3o4的含量為800mg/ml，所述有機(jī)配體的濃度為0.08mol/l。
19、進(jìn)一步，所述金屬鹽溶液為硝酸鋅溶液；和/或
20、所述有機(jī)配體為2-甲基咪唑。
21、進(jìn)一步，所述自組裝反應(yīng)的條件為：于室溫下反應(yīng)120min。
22、優(yōu)選的，所述配體交換法的具體過(guò)程為：
23、將所述磁性mof微機(jī)器人浸入3-氨基-1，2，4-三唑溶液中，于50℃溫度下反應(yīng)120分鐘。
24、進(jìn)一步，所述3-氨基-1，2，4-三唑溶液的濃度為0.08mol/l。
25、優(yōu)選的，所述離子吸附法的具體過(guò)程為：
26、將經(jīng)過(guò)氨基修飾后的磁控mof微機(jī)器人放入脂肪酶溶液中反應(yīng)12小時(shí)。
27、進(jìn)一步，所述脂肪酶溶液為將脂肪酶溶于pbs中得到，脂肪酶濃度為2mg/ml，pbs的濃度為10mm。
28、本專利技術(shù)技術(shù)方案之二：
29、一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人，由上述制備方法制備得到。
30、本專利技術(shù)技術(shù)方案之三：
31、一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的操控方法，包括以下步驟：
32、在施加外磁場(chǎng)條件下，通過(guò)手柄控制所述基于mof的磁控微機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式；
33、其中所述外加磁場(chǎng)條件包括：恒定場(chǎng)(1-10mt，0.1-35hz)、xy平面旋轉(zhuǎn)場(chǎng)(5-10mt，8-15hz)或xz平面旋本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述微納加工模板法的具體過(guò)程為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述圖案包括螺旋形、S形、三角形、四邊形、圓形、多瓣梅花形、鋸齒狀或碗狀中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述兩相界面自組裝法的具體步驟為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液和有機(jī)配體構(gòu)建得到的MOF包括ZIF-8、HKUST-1、MOF-177、MOF-5或MOF-74中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述配體交換法的具體過(guò)程為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于
8.一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人，其特征在于，由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。
9.一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人的操控方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.如權(quán)利要求8所述的一種可定制構(gòu)建的基于MOF的磁控微機(jī)器人在降解甘油三酯、遞送靶向藥物或治療溶栓領(lǐng)域中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述微納加工模板法的具體過(guò)程為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述圖案包括螺旋形、s形、三角形、四邊形、圓形、多瓣梅花形、鋸齒狀或碗狀中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述兩相界面自組裝法的具體步驟為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可定制構(gòu)建的基于mof的磁控微機(jī)器人的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液和有機(jī)配體構(gòu)建得到的mof包括...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王吉壯，梁梓賢，李丹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：暨南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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