磁性调控微凝胶机器人搭载干细胞治疗间质性膀胱炎的技术突破

为解决间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征(IC/BPS)治疗中干细胞因膀胱黏液层阻隔和频繁排尿导致的递送效率低下问题，韩国研究团队开发了可磁控旋转的微凝胶机器人(μgelbot)。该四边形软体机器人通过剪切稀化作用穿透黏液层，显著提升间充质干细胞(MSCs)的膀胱壁递送效率，并在动物模型中证实其通过旁分泌作用抑制肥大细胞浸润、胶原沉积和细胞凋亡的疗效，为IC/BPS非侵入性治疗提供新策略。

　　

膀胱疾病治疗领域迎来革命性突破！间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征(IC/BPS)患者长期饱受尿频、尿急和盆腔疼痛困扰，现有治疗方法效果有限。传统干细胞疗法虽具潜力，却因膀胱独特的生理环境面临重大挑战—— glycosaminoglycan（糖胺聚糖）黏液层像天然屏障阻碍干细胞渗透，而频繁排尿又使注入的干细胞快速流失。目前临床只能通过侵入性注射将干细胞直接送达膀胱黏膜下层，这种方法不仅创伤大，疗效还难以保证。

韩国浦项科技大学（Pohang University of Science and Technology）的Hyunsik Choi和Sei Kwang Hahn团队在《Biomaterials》发表的研究中，创造性地将磁控技术与组织工程相结合，开发出具有组织相似柔软度的微凝胶机器人(μgelbot)。这个四边形的"微型运输车"内嵌高长径比磁性纳米链，表面包裹明胶层用于搭载间充质干细胞(MSCs)。在旋转磁场(RMF)驱动下，μgelbot能像"钻头"般在剪切稀化(shear-thinning)的黏液层中开辟通路，成功解决生物屏障穿透难题。

研究团队采用多项关键技术：通过磁场引导界面共组装法制备Fe₃O₄/SiO₂核壳结构磁性纳米链；利用气压辅助复制成型技术(APS-augmented replica molding)制备形状可控的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)微凝胶；建立体外重建黏液层模型和环磷酰胺(CYP)诱导的小鼠慢性IC模型验证疗效。

【Synthesis of μgelbot】
通过SEM、TEM和EELS表征证实，成功制备的磁性纳米链长度达15μm，饱和磁化强度为45 emu/g。μgelbot的弹性模量(2.5 kPa)与天然膀胱组织匹配，四边形设计在穿透实验中最优，较球形结构穿透深度提升3倍。

【In vitro penetration tests】
在模拟黏液层(1.5% mucin)中，10 Hz旋转磁场下四边形μgelbot产生最大剪切应力(1.8 Pa)，穿透深度达800 μm，显著高于被动扩散组(200 μm)。MSCs负载后存活率保持95%以上。

【Ex vivo and in vivo tests】
猪膀胱离体实验显示μgelbot组MSCs滞留量是注射组的6倍。小鼠模型证实治疗组肥大细胞浸润减少62%，胶原沉积下降55%，膀胱细胞凋亡率降低70%。

这项研究开创性地将磁控微机器人技术与干细胞疗法相结合，首次实现非侵入性膀胱深层干细胞递送。μgelbot的模块化设计可拓展应用于其他腔道器官治疗，其形状优化策略为生物屏障穿透研究提供新思路。研究不仅为IC/BPS患者带来希望，更为器官特异性细胞疗法树立了新范式。团队指出，未来将进一步优化μgelbot的降解性能，并探索其在其他黏膜疾病中的应用潜力。