用近红外光实时引导磁性纳米机器人治疗疾病

微型/纳米机器人在靶向药物递送、疾病诊疗和微创手术等领域潜力巨大，但在复杂体内环境中实现高分辨率、高灵敏度且深层组织穿透的实时可视化导航仍是难题。本研究开发了近红外II区（NIR-II，1000-3000纳米）磁性纳米机器人（NMNr），通过油包水乳化法将磁铁矿纳米晶体（Fe₃O₄）和发射峰约1600纳米的PbS/CdS量子点（QDb）包裹于生物可降解的PLGA纳米颗粒中。通过优化QDb与Fe₃O₄的质量比（3:7），纳米机器人实现了荧光亮度与磁强度的平衡，既能被NIR-IIb（1500-1700纳米）成像清晰追踪，又能在外部磁场控制下灵活移动。

在模拟血管环境中，NMNr能在流速高达600毫米/秒的模拟血液中稳定聚集和移动，递送效率约90%。在活体小鼠实验中，双plex NIR-II成像（结合吲哚青绿标记肠道）可同时实时显示纳米机器人位置和靶标部位，实现了腹腔内纳米机器人的往返及“9”字形复杂轨迹移动，速度较以往提升约10³倍。经静脉注射后，NMNr可在NIR-IIb成像引导下靶向聚集于后肢血管、肝脏和脾脏，信号强度分别提升约3倍、2.2倍和1.7倍。

对于下消化道应用，NMNr在模拟胃液（pH=2）中荧光和磁性能稳定超2周。口服给药后，在外部磁场作用下，其在肠道内的滞留时间延长至16小时（无磁场时12小时内排出）。负载5-氨基水杨酸（5-ASA）的NMNr经磁导航后，在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型中，能显著降低疾病活动指数（DAI）、减少体重丢失、降低脾脏重量并增加结肠长度，炎症细胞浸润和组织损伤明显减轻，且主要器官无明显毒性，证实了其在炎症性肠病精准治疗中的有效性。

该研究通过NIR-IIb成像与磁驱动结合，为深层组织中纳米机器人的精准导航和靶向治疗提供了新平台，有望推动精准医学发展。