Magnetic medical microrobots with memory-capable genetic circuits

计算机科学 微尺度化学 电子线路 生物医学工程 渗透(战争) 电子工程 材料科学 演化硬件 纳米技术 集成电路 医疗机器人 还原(数学) 磁路 刚度 磁性纳米粒子
作者
Haotian Chen,Yujun Chen,Yue Wang,N Peng,Yingze Li,Yuantai Sun,Xueyan Wei,Rui Gao,Xing Fan,Feng Tao,Zihan Guo,Weicheng Gu,Zhenguang Li,Xinjian Fan,Zhen Yin,Yu Cheng
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:12 (20): eaeb2528-eaeb2528
标识
DOI:10.1126/sciadv.aeb2528
摘要

Autonomous microrobots can reach hard-to-access regions in the human body for minimally invasive therapy. However, their microscale size limits the integration of on-board memory, making their operation dependent on external controls. Here, we develop a magnetic probiotic microrobot integrated with memory-capable genetic circuit to execute autonomous antitumor treatment. Through a one-time magnetic hyperthermia trigger, the biological thermal sensor in the microrobot perceives temperature change and activates the memory module Bxb1-ssrA- attB -P7- attP , transferring the microrobots into a therapeutic state to continuously degrade fibrin and soften the tumor microenvironment. The genetic memory remains active for at least 12 days. A synergy toward deep tumor penetration is subsequently established between the memory-encoded softening and the physical penetration through magnetically controlled wave-like locomotion of microrobots. Compared with memory-absent microrobots, the proposed microrobots achieve a 6.70-fold tumor matrix stiffness reduction and boost in vivo anticancer efficacy from 21.86 to 87.52%. Beyond oncology, the proposed system establishes a generalizable framework of memory-encoded medical microrobots.
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