体内降解的微型机器人将改变干细胞治疗规则！

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摘要：干细胞可以分化成各种类型的靶细胞，分化的细胞可以再生或修复受损组织，使其丧失的功能得以恢复。因此，干细胞治疗是一种潜在有效的下一代治疗方法，可以治愈或预防多种疾病，包括神经退行性疾病、糖尿病、关节炎等。然而，传统的干细胞治疗递送系统如静脉注射和手术植入，均存在副作用和局限性，例如递送效率低、干细胞迁移不当、出血、感染和细胞的全身性暴露。微创和有针对性的精确递送系统将提高干细胞治疗的功效，并通过有效利用干细胞来减少副作用。

磁动力微型机器人可以在小范围内以高精度进行远程控制，使用外部磁场将各种治疗剂准确地输送到目标区域，因而在靶向治疗方面具有巨大潜力。通过3D激光光刻和金属沉积工艺制造的3D螺旋形和球形微型机器人在生理环境中具有高推进效率的磁可控性。但是，这些微型机器人因制造耗时，步骤复杂，极大地限制了其批量生产；此外，尽管这些微型机器人具有生物相容性，但多数制造材料不可生物降解。

甲基丙烯酸明胶（GelMA）可在生物环境中分解，且具有较低细胞毒性及较好的光固化性能，因此GelMA可用于生物医学工程，包括微型机器人的生产。此外，GelMA结构可以被巨噬细胞、单核细胞、滑膜细胞和上皮细胞分泌的胶原酶选择性酶促降解。最近报道了通过双光子聚合（Two-photon polymerization，TPP）制造的基于GelMA的微型机器人。虽然TPP可用于相对较快地制造纳米级复杂的3D结构，但用于细胞运输的微型机器人需要微米级结构来输送超过10 µm的细胞，但要批量生产这些微型机器人仍需要较长时间；此外，TPP工艺还受到分散在光固化树脂中的磁性纳米粒子（Magnetic nanoparticles，MNP）浓度的影响：MNP浓度高时，影响光固化树脂聚合，无法大规模生产3D结构；MNP浓度低时，微型机器人无法被外部磁场有效操作。

2022年6月23日，韩国大邱庆北科学技术大学和苏黎世联邦理工学院的研究人员在Small发表题为“A Biodegradable Magnetic Microrobot Based on Gelatin Methacrylate for Precise Delivery of Stem Cells with Mass Production Capability”的研究成果（图1）[1]。研究结果表明可生物降解的GelMA微型机器人可装载干细胞，并可由外部磁场控制移动到目标位置，且被运输到靶向位置的干细胞可增殖分化为目的细胞类型。