带人工纤毛的磁性滑润微导管，让医疗介入更顺畅

医用导管在微创手术中不可或缺，能在复杂的人体解剖结构内进行精准导航和治疗。不过，传统导管存在刚性较高、灵活性有限的问题，这会对脆弱的腔道组织施加过大的机械力，可能导致擦伤、微撕裂甚至穿孔，进而增加炎症等并发症的风险，最终影响手术的安全性和有效性。

磁导航技术作为一种变革性技术，通过远程磁场对磁化医疗器械施加可控的力和扭矩，实现非接触式操控，为微创手术带来了革新。然而，现有的磁导管系统仍面临三个主要局限：一是磁性组件的集成往往会增加导管的刚性，降低其在曲折解剖路径中的灵活性和适应性；二是这些系统的摩擦学性能欠佳，导管与组织界面间的摩擦力较大，可能在介入过程中造成组织损伤；三是导管与组织界面处较高的机械应力可能引发内皮擦伤、微穿孔或炎症反应，尤其是在狭窄或高度曲折的路径中。

为解决这些问题，研究人员受狗尾草的启发，开发出一种磁驱动液体浸润slippery微导管（LISMC）。这种微导管的磁尖端中心轴由嵌入均匀分散磁性纳米颗粒的软聚合物基质构成，远端集成了定向生长的纤毛结构，并在表面涂覆了水凝胶层。软磁纤毛和水凝胶涂层的协同作用使微导管能在腔道表面平滑移动，与传统设计相比，摩擦力降低了三分之二。此外，磁纤毛在外部磁场下的周期性振动增强了对复杂路径的适应性，减少了导航过程中的摩擦。

实验结果显示，LISMC在机械性能上表现出色，水凝胶涂层纤毛的存储模量约为20-30 kPa，损耗模量约为10 kPa，与人体腔道组织的模量范围相匹配，具有良好的生物力学相容性。在驱动设计方面，通过优化磁体距离和磁场参数，LISMC的磁尖端能实现0°-90°的偏转角度，可在模拟脑血管、颈动脉和胆道系统的三维管状模型中成功导航，顺利通过急转弯和复杂分支。

研究还制备了基于螺旋藻的磁控螺旋微游泳器，这种微游泳器可在磁场控制下形成动态集群，在流体环境中保持稳定运动。在猪胆道系统的离体模型中，LISMC能精准将螺旋微游泳器部署到目标区域；在兔急性胰腺炎模型的在体实验中，经LISMC递送的螺旋微游泳器在X射线引导下被磁控导航至胆道下游分支，显著降低了血清中的淀粉酶、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平，减轻了胰腺、肠道和肝脏的出血、水肿及淋巴细胞浸润等病理损伤。

综上所述，LISMC通过仿生设计解决了传统导管的刚性、摩擦和适应性问题，为微创手术提供了一种安全、高效的新工具，有望在肝胆疾病、脑血管疾病和肿瘤等领域的精准治疗中发挥重要作用。