44、生物医学用磁性微/纳米推进器的材料与特性解析

生物医学用磁性微/纳米推进器的材料与特性解析

1. 生物相容性检测

在生物医学领域，快速的体外生物相容性测量至关重要。市面上有多种即用型商业细胞死亡检测方法，常见的是基于钙黄绿素 AM 和乙锭同源二聚体 -1 的比色测定法。钙黄绿素 AM 是一种可透过细胞膜的化合物，活细胞能将其代谢成染料；而乙锭同源二聚体 -1 是一种无法透过细胞膜的染料，只能进入死细胞。这两种染料能为死细胞和活细胞提供特征荧光读数，可通过荧光显微镜或流式细胞术进行分析。此类检测成本低，能轻松在体外进行。不过，与细胞死亡检测相比，体内毒性测试更为复杂，因为不同细胞类型和器官之间的相互关系往往很复杂。但对于生物医学微/纳米机器人而言，体内生物相容性测试是确定其长期药代动力学的最终必要步骤。

2. 磁性材料特性

• 矫顽力 ：矫顽力 (H_C) 描述了重新磁化铁磁材料所需的磁场。螺旋纳米机器人的工作原理是重新定向磁化部分以传递扭矩 (\tau)，而不是重新磁化机器人，通常使用 2 - 100 mT 的低旋转磁场。因此，矫顽力在 mT 范围内的软磁材料不适合作为纳米推进器的磁性材料，相反，高矫顽力（约 T）的硬磁材料更适合，可避免重新磁化并允许施加高磁场。
• 剩磁 ：磁性剩磁 (M_R) 描述了在没有外部磁场的情况下铁磁材料中的剩余磁化。推进器的磁矩决定了可施加到机器人上的扭矩。在保持驱动磁场强度不变的情况下，较高的剩磁可提供更高的扭矩；反之，较小的磁场强度 (B) 也能实现相同的扭矩。前者可提高推进速度，后者可简化磁设置。

3. 生物降解性

生物降