光音響コンピュータ断層撮影法を用いたマイクロロボティクスシステムによる腸内ナビゲーションの実現

A microrobotic system guided by photoacoustic computed tomography for targeted navigation in intestines .

• Zhiguang Wu
• Lei Li
• Yiran Yang
• Peng Hu
• Yang Li
• So-Yoon Yang
• Lihong V Wang
• Wei Gao

抄録

近年、多様な環境下でのマイクロ・ナノモーターの合成技術の進歩は目覚ましく、バイオメディカル分野への応用が期待されている。しかし、既存のマイクロ・ナノモータのプラットフォームは、深部組織のイメージングや運動制御には非効率的であると言われています。本研究では、光音響コンピュータ断層撮影法（PACT）を用いた腸内マイクロモーターの研究を行っている。マイクロカプセルに包まれたマイクロモーターは胃の中で安定しており、一度放出されたマイクロモーターは様々なバイオ流体の中で効率的な推進力を発揮します。マイクロモーターカプセルが腸内の目的部位に向かって移動する様子をPACTでリアルタイムに可視化しました。近赤外光を照射することでカプセルが分解し、貨物を搭載したマイクロモーターが放出されます。マイクロモーターの集中的な推進により、腸内での滞留時間を効果的に延ばすことができます。今回開発したマイクロロボティクスシステムとPACTを統合することで、マイクロモーターの深部イメージングと精密な制御が可能となり、ドラッグデリバリーなどの実用的なバイオメディカル応用が期待されています。

Recently, tremendous progress in synthetic micro/nanomotors in diverse environment has been made for potential biomedical applications. However, existing micro/nanomotor platforms are inefficient for deep tissue imaging and motion control . Here, we present a photoacoustic computed tomography (PACT) guided investigation of micromotors in intestines . The micromotors enveloped in microcapsules are stable in the stomach and exhibit efficient propulsion in various biofluids once released. The migration of micromotor capsules toward the targeted regions in intestines has been visualized by PACT in real time . Near-infrared light irradiation induces disintegration of the capsules to release the cargo-loaded micromotors. The intensive propulsion of the micromotors effectively prolongs the retention in intestines. The integration of the newly developed microrobotic system and PACT enables deep imaging and precise control of the micromotors and promises practical biomedical applications, such as drug delivery.