Magnetite Nanostructured Porous Hollow Helical Microswimmers for Targeted Delivery

材料科学 纳米技术 制作 超顺磁性 表面改性 介孔材料 纳米颗粒 多孔性 磁性纳米粒子 磁场 化学工程 复合材料 替代医学 化学 催化作用 病理 工程类 物理 医学 量子力学 生物化学 磁化
作者
Xiaohui Yan,Qi Zhou,Jiangfan Yu,Tiantian Xu,Yan Deng,Tao Tang,Qian Feng,Liming Bian,Yan Zhang,Antoine Ferreira,Li Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:25 (33): 5333-5342 被引量:246
标识
DOI:10.1002/adfm.201502248
摘要

Bacteria‐inspired magnetic helical micro‐/nanoswimmers can be actuated and steered in a fuel‐free manner using a low‐strength rotating magnetic field, generating remotely controlled 3D locomotion with high precision in a variety of biofluidic environments. They are therefore envisioned for biomedical applications related to targeted diagnosis and therapy. In this article, a porous hollow microswimmer possessing an outer shell aggregated by mesoporous spindle‐like magnetite nanoparticles (NPs) and a helical‐shaped inner cavity is proposed. The fabrication is straightforward via a cost‐effective mass‐production process of biotemplated synthesis using helical microorganisms. Here, Spirulina ‐based fabrication is demonstrated as an example. The fabricated microswimmers are superparamagnetic and exhibit low cytotoxicity. They are also capable of performing structural disassembly to form individual NPs using ultrasound when needed. For the first time in the literature of helical microswimmers, a porous hollow architecture is successfully constructed, achieving an ultrahigh specific surface area for surface functionalization and enabling diffusion‐based cargo loading/release. Furthermore, experimental and analytical results indicate better swimming performance of the microswimmers than the existing non‐hollow helical micromachines of comparable sizes and dimensions. These characteristics of the as‐proposed microswimmers suggest a novel microrobotic tool with high loading capacity for targeted delivery of therapeutic/imaging agents in vitro and in vivo.

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