近日，南方科技大学机械与能源工程系胡程志副教授课题组在磁控微型机器人领域连续取得新进展。相关成果以“Encoded Magnetization for Programmable Soft Miniature Machines by Covalent Assembly of Modularly Coupled Microgels”为题发表在期刊Advanced Functional Materials上，以“Polydopamine-Modified 2D Iron (II) Immobilized MnPS3 Nanosheets for Multimodal Imaging-Guided Cancer Synergistic Photothermal-Chemodynamic Therapy”为题发表在期刊Advanced Science上。

可编程磁控软体机器人可以基于磁各向异性特点实现精准结构重构，微组装是实现可编程的主要途径。课题组通过组装单元之间形成的化学共价键实现异质单元的粘接，通过在水凝胶中掺杂光交联小分子，实现微单元的高精度制造。该共价粘接技术在不同领域都展现出巨大的应用潜力，如通过单元拼接构建空间异构组织工程支架、用于靶向细胞递送的微纳机器人、用于柔性电子的磁控开关、用于药物递送的可开合控制的微胶囊。

图1 基于共价连接的水凝胶微单元组装技术用于微型机器人的磁各向异性编程

磁控微型机器人是良好的递送平台，可以实现不同功能性材料的负载和定向递送。近年来，二维功能材料MnPS3由于具有优良的比表面积，开始成为研究热点。基于MnPS3的二维材料可以实现高达40.7%的光热转化效率，可以通过光热效应产生高温来杀灭癌细胞。MnPS3还是多种离子理想的负载平台，如负载的二价铁离子Fe2+可以在体内产生自由基来杀灭癌细胞。同时，MnPS3具有良好的生物兼容性和降解性能，是实现光热和化学动力联合治疗的理想材料。课题组通过在小鼠体内对肿瘤治疗实验，验证了负载的MnPS3具有良好的癌症联合治疗效果。

图2 MnPS3纳米片合成过程及其协同光热化学动力学治疗癌症

磁控微型机器人由于良好的靶向递送和功能材料负载能力，是理想的治疗因子负载平台，在生物医学工程中展现出了重要的应用潜力。

“Encoded Magnetization for Programmable Soft Miniature Machines by Covalent Assembly of Modularly Coupled Microgels”第一作者为机械与能源工程系博士后魏坦勇，“Polydopamine-Modified 2D Iron (II) Immobilized MnPS3 Nanosheets for Multimodal Imaging-Guided Cancer Synergistic Photothermal-Chemodynamic Therapy”第一作者为机械与能源工程系研究助理教授谢寒寒，通讯作者为机械与能源工程系副教授胡程志，南科大为论文第一单位。该研究得到了国家重点研发计划诊疗装备与生物医用材料专项（青年项目）、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳科技创新委员会、深圳市仿生机器人与智能系统重点实验室、广东省普通高校人体增强与康复机器人重点实验室等项目的资助。

1. Advanced Functional materials 论文