一、文章概述

如今，微型機器人被認為是有吸引力的臨床治療移動載體。從這個意義上說，人們對微型機器人產(chǎn)生了高期望，期待微型機器人能應對一些尚未解決的醫(yī)療難題，這些微型機器人將自主導航與執(zhí)行特定任務的能力相結合。神經(jīng)退行性疾病是無法治愈的疾病，對數(shù)百萬人的生活質(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-光驅(qū)動單組件微電機用于分解蛋白質(zhì)原纖維。微電機固有的動態(tài)活性氧 (ROS) 生成促進了有效的分解。此外，對于這些單組分微電機觀察到的螺旋軌跡可能是 ROS 均勻分布的原因，這會導致蛋白質(zhì)解離效果增強。這種具有高效光催化 ROS 產(chǎn)生和分布的光驅(qū)動微電機所引出的ROS 的光動力療法在治療肺癌或皮膚癌等疾病領域具有廣闊的發(fā)展前景。

二、圖文導讀

圖1. 用于分解成熟蛋白質(zhì)原纖維的光驅(qū)動 BiVO4 微電機。在 BiVO4 微電機導航過程中產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)（ROS，用剪刀標簽標記）對成熟原纖維的分解的關鍵作用。還包括在兩種實驗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 微電機存在的情況下作為成熟原纖維，沒有光照射，ii) 在暴露于 BiVO4 后作為分解原纖維光照射下的微電機。

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

圖3. BiVO4微電機在光照射下的運動分析。A) 用不同濃度的 H2O2獲得的 BiVO4微電機的螺旋軌跡。B) 針對不同濃度的 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 BiVO4 微電機在 2 wt% H2O2 下不同光開/關模式下推進螺旋軌跡的延時圖像：暗（0-5 秒；16-21 秒）和光照射 （5–15 秒；20–30 秒）。 實驗條件：溶劑=H2O； [吐溫20] = 0.1 wt％； 光照射 = 365 nm； 光強 = 1.674 W cm?2； t = 35 秒。

圖4. BiVO4微電機分解成熟蛋白質(zhì)原纖維的能力：對抗神經(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) 熒光測定，如 i) 在 BiVO4 微電機存在下沒有光照的成熟原纖維（藍色）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。B) 圖 (A) 中兩種實驗條件的相對熒光光譜。C) 化學燃料的影響。動態(tài) ThT 熒光檢測（紅色）與光暴露微電機在 H2O2 存在下的作用以及不添加 H2O2 時靜態(tài)微電機（綠色）的結果相關。實驗條件：[HSA] = 1 × 10?3 m； [ThT] = 5 × 10?3 m； [H2O2] = 0.5 重量％；[BiVO4 微電機] = 0.55 mg/mL；溶劑：PBS (0.01 m)；光照：太陽模擬器，30分鐘；N = 4。

圖5. BiVO4 微電機與替代因素對 HSA 分解的關鍵作用。動態(tài) ThT 熒光測定：a) 在沒有 BiVO4 微電機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度；b) 在動態(tài)微電機存在下未孵育的 HSA (HSAno-inc) 單體；c) 在光照射下 H2O2 分解 HSA 成熟原纖維。實驗條件：[HSA] = 1 × 10?3 m； [ThT] = 5 × 10?3 m；[H2O2] = 0.5 重量％； [BiVO4 微電機] = 0.55 mg /mL； 溶劑：PBS (0.01 m)；光照：太陽模擬器，30分鐘； N = 4

三、全文總結

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，它們具有光觸發(fā)自推進運動，并且在光開/關切換模式下對其導航進行了有效的動態(tài)調(diào)制。它們增強的光催化活性和隨后產(chǎn)生的 ROS 已被用于成熟蛋白質(zhì)原纖維的即時解聚，這一概念代表了一種針對神經(jīng)退行性疾病的治療方法，擴展了微型機器人可以發(fā)揮決定性作用的生物醫(yī)學應用。這項工作可以預見到微電機的新型應用，可以很快實現(xiàn)對這些目前無法治愈的健康問題的有效醫(yī)療。

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DOI: 10.1002/adfm.202106699

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