【文献解读】可重构涡旋状纳米机器人群突破血栓治疗中的层流限制——获央视《健康中国》栏目专题报道
 

 
可重构涡旋状纳米机器人群突破血栓治疗中的层流限制
 

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1. 研究背景与核心问题        

层流血流是血液循环的正常生理状态，但它同时构成了阻碍药物向病灶（如血栓）有效扩散的天然生理屏障。传统溶栓治疗受限于这一屏障，药物难以在血栓局部达到有效浓度，导致效率低下且易复发。

2. 创新策略：仿生涡旋集群

受细菌通过集体运动形成涡旋以高效获取食物的启发，作者提出一种仿生“动态集群”策略，设计并构建了可降解的磁性戊聚糖烧瓶状纳米机器人（MPFSNs），内部装载溶栓药物尿激酶（UPA）。在旋转磁场调控下，个体纳米机器人自组装形成可重构的涡旋状集群，主动产生局部旋转流体力学效应，限制药物扩散，在血栓附近创造高浓度药物“热点”，从而突破层流屏障。

3. 纳米机器人的构建与表征

形貌与尺寸：SEM显示MPFSNs呈均匀的圆底烧瓶状，总长720±20 nm，颈部外径304±30 nm，球体外径510±30 nm。

磁性负载：Fe₃O₄纳米粒（直径~20 nm）成功载入空腔，STEM-EDX证实Br（UPA标记）和Fe（磁性粒子）共存于腔内。TGA显示Fe₃O₄占总量17.62%。

药物释放机制：在NIR激光（808 nm）照射下，MPFSNs悬液2分钟内升温至42°C，10分钟内脂肪酸发生固-液相变，触发UPA释放。累计释放率随激光密度从0.5 W·cm⁻²（45%）提升至1.5 W·cm⁻²（63%）。

4. 体内验证与主要发现

突破层流屏障：在大鼠下腔静脉狭窄血栓模型中，涡旋状纳米机器人群成功克服血栓附近的层流屏障，采用飞依诺（VINNO）超声诊断设备进行超声血流成像，直接观察并证实了这一过程。 高效溶栓：在大鼠深静脉血栓模型中，该策略通过突破层流后实现的药物聚集，显著增强了溶栓疗效。体外狭窄血管模型中，能在6分钟内清除4 mm静脉血栓。

5. 意义与展望

该工作首次验证了纳米机器人集群在生物体内通过物理方式克服血流动力学屏障（层流）进行精准给药的能力，形成了“动态集群-流体调控-精准释药”三位一体的主动靶向机制。这是医工交叉（哈尔滨工业大学与哈尔滨医科大学合作）的典型范例，为推动纳米机器人从被动给药向主动靶向诊疗转变奠定了重要基础。

中央电视台权威报道

中央广播电视总台CCTV-4《健康中国》栏目于2026年5月24日报道了该研究成果。该研究证实涡旋集群能有效克服大鼠血栓模型中的层流屏障，实现药物靶向富集，报道评价此项技术为“肿瘤精准治疗、心脑血管疾病微创介入治疗的重要手段”。报道画面显示该研究采用了飞依诺（VINNO）超声设备进行血流成像。

央视报道
 



 

出版信息：        

论文名称：Breaking the Limitation of Laminar Flow in Thrombolytic Therapy with Reconfigurable Vortexlike Nanobot Swarms

论文信息：Yang, T., et al. Angew. Chem. Int. Ed., 2025, 64, e202425189.  DOI: 10.1002/anie.202425189

通讯作者：冷晓萍（哈尔滨医科大学第二附属医院）、贺强（哈尔滨工业大学）

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202425189