一、文章概述

如今，微型機(jī)器人被認(rèn)為是有吸引力的臨床治療移動(dòng)載體。從這個(gè)意義上說(shuō)，人們對(duì)微型機(jī)器人產(chǎn)生了高期望，期待微型機(jī)器人能應(yīng)對(duì)一些尚未解決的醫(yī)療難題，這些微型機(jī)器人將自主導(dǎo)航與執(zhí)行特定任務(wù)的能力相結(jié)合。神經(jīng)退行性疾病是無(wú)法治愈的疾病，對(duì)數(shù)百萬(wàn)人的生活質(zhì)量產(chǎn)生巨大影響。迄今為止，蛋白質(zhì)分解（即成熟蛋白質(zhì)原纖維在特定疾病起源處的解離）已被討論做為非自主納米粒子的靶向治療的可能性。在這里，基于凹形 BiVO4 微球的自驅(qū)動(dòng)-光驅(qū)動(dòng)單組件微電機(jī)用于分解蛋白質(zhì)原纖維。微電機(jī)固有的動(dòng)態(tài)活性氧 (ROS) 生成促進(jìn)了有效的分解。此外，對(duì)于這些單組分微電機(jī)觀察到的螺旋軌跡可能是 ROS 均勻分布的原因，這會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)解離效果增強(qiáng)。這種具有高效光催化 ROS 產(chǎn)生和分布的光驅(qū)動(dòng)微電機(jī)所引出的ROS 的光動(dòng)力療法在治療肺癌或皮膚癌等疾病領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

二、圖文導(dǎo)讀

圖1. 用于分解成熟蛋白質(zhì)原纖維的光驅(qū)動(dòng) BiVO4 微電機(jī)。在 BiVO4 微電機(jī)導(dǎo)航過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)（ROS，用剪刀標(biāo)簽標(biāo)記）對(duì)成熟原纖維的分解的關(guān)鍵作用。還包括在兩種實(shí)驗(yàn)條件下獲得的硫代黃素 T (ThT) 染色的人血清白蛋白 (HSA) 的熒光光譜：i) 在 BiVO4 微電機(jī)存在的情況下作為成熟原纖維，沒(méi)有光照射，ii) 在暴露于 BiVO4 后作為分解原纖維光照射下的微電機(jī)。

圖2. BiVO4 微電機(jī)的形態(tài)和化學(xué)特征。A) 凹球形 BiVO4 微電機(jī)的掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像。B)、C）、D）、E）單個(gè) BiVO4 微電機(jī)的能量色散 X 射線 (EDX) 圖像及其對(duì)應(yīng)的單獨(dú)映射。F) XPS光譜。G-I) 高分辨率核心級(jí)光譜。

圖3. BiVO4微電機(jī)在光照射下的運(yùn)動(dòng)分析。A) 用不同濃度的 H2O2獲得的 BiVO4微電機(jī)的螺旋軌跡。B) 針對(duì)不同濃度的 H2O2 (wt%)的平均速度值如下：0.15：0.4 ± 0.07 BL s-1；0.35：0.5 ± 0.1 BL s?1；0.5：0.6 ± 0.1 BL s?1；1：0.8 ± 0.3 BL s-1，和 2：1.1 ± 0.3 BL s-1。C) 平均速度和 D) 單個(gè) BiVO4 微電機(jī)在 2 wt% H2O2 下不同光開(kāi)/關(guān)模式下推進(jìn)螺旋軌跡的延時(shí)圖像：暗（0-5 秒；16-21 秒）和光照射 （5–15 秒；20–30 秒）。 實(shí)驗(yàn)條件：溶劑=H2O； [吐溫20] = 0.1 wt％； 光照射 = 365 nm； 光強(qiáng) = 1.674 W cm?2； t = 35 秒。

圖4. BiVO4微電機(jī)分解成熟蛋白質(zhì)原纖維的能力：對(duì)抗神經(jīng)退行性疾病的新戰(zhàn)士。 A) 光照射的影響。用于孵育人血清白蛋白 (HSAinc) 的硫磺素 T (ThT) 熒光測(cè)定，如 i) 在 BiVO4 微電機(jī)存在下沒(méi)有光照的成熟原纖維（藍(lán)色）和 ii）由于光的作用而解聚的 HSA 原纖維（紅色）以及暴露的 BiVO4 微電機(jī)。B) 圖 (A) 中兩種實(shí)驗(yàn)條件的相對(duì)熒光光譜。C) 化學(xué)燃料的影響。動(dòng)態(tài) ThT 熒光檢測(cè)（紅色）與光暴露微電機(jī)在 H2O2 存在下的作用以及不添加 H2O2 時(shí)靜態(tài)微電機(jī)（綠色）的結(jié)果相關(guān)。實(shí)驗(yàn)條件：[HSA] = 1 × 10?3 m； [ThT] = 5 × 10?3 m； [H2O2] = 0.5 重量％；[BiVO4 微電機(jī)] = 0.55 mg/mL；溶劑：PBS (0.01 m)；光照：太陽(yáng)模擬器，30分鐘；N = 4。

圖5. BiVO4 微電機(jī)與替代因素對(duì) HSA 分解的關(guān)鍵作用。動(dòng)態(tài) ThT 熒光測(cè)定：a) 在沒(méi)有 BiVO4 微電機(jī)和光的情況下孵育的人血清白蛋白 (HSAinc) 的成熟原纖維的原始熒光強(qiáng)度；b) 在動(dòng)態(tài)微電機(jī)存在下未孵育的 HSA (HSAno-inc) 單體；c) 在光照射下 H2O2 分解 HSA 成熟原纖維。實(shí)驗(yàn)條件：[HSA] = 1 × 10?3 m； [ThT] = 5 × 10?3 m；[H2O2] = 0.5 重量％； [BiVO4 微電機(jī)] = 0.55 mg /mL； 溶劑：PBS (0.01 m)；光照：太陽(yáng)模擬器，30分鐘； N = 4

三、全文總結(jié)

本文制備了具有分層形狀和特殊凹面缺陷的球形單組件BiVO4微電機(jī)，它們具有光觸發(fā)自推進(jìn)運(yùn)動(dòng)，并且在光開(kāi)/關(guān)切換模式下對(duì)其導(dǎo)航進(jìn)行了有效的動(dòng)態(tài)調(diào)制。它們?cè)鰪?qiáng)的光催化活性和隨后產(chǎn)生的 ROS 已被用于成熟蛋白質(zhì)原纖維的即時(shí)解聚，這一概念代表了一種針對(duì)神經(jīng)退行性疾病的治療方法，擴(kuò)展了微型機(jī)器人可以發(fā)揮決定性作用的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。這項(xiàng)工作可以預(yù)見(jiàn)到微電機(jī)的新型應(yīng)用，可以很快實(shí)現(xiàn)對(duì)這些目前無(wú)法治愈的健康問(wèn)題的有效醫(yī)療。

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DOI: 10.1002/adfm.202106699

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