导读：

现有3D细胞体外培养系统存在自组装随机性强、结构异质性高、扩散受限等问题，尽管水凝胶支架、3D生物打印和微流控平台改善了此类系统的空间组织与环境调控，但这些方法通常缺乏实时适应性。近期，慕尼黑工业大学研究团队开发出一种基于藻酸盐水凝胶的多功能软微机器人，该机器人整合金纳米棒与罗丹明B，可实现靶向单细胞运输、球状体自组装、局部光热驱动及实时温度传感，还能结合光热刺激与化疗测试开展双模药物筛选。相关研究以“A Soft Microrobot for Single‐Cell Transport, Spheroid Assembly, and Dual‐Mode Drug Screening”为题目，发表在期刊《Advanced Materials》上。

本文要点：

1、本研究开发了一种软体无束缚水凝胶微型机器人，集成了单细胞靶向运输、球体自组装、光热驱动与实时传感功能。

2、该机器人以藻酸盐水凝胶为基质，包载金纳米棒实现光热转化，并负载罗丹明B用于实时温度监测。

3、通过微流控制备得到直径约30微米的球形机器人，利用热泳对流实现精确三维运动操控。

4、表面修饰聚赖氨酸涂层可实现单细胞快速拾取与释放，RGD修饰则促进细胞自组装成球体。该平台兼具局部加热与温度反馈能力，可调控细胞微环境。

5、在概念验证中，结合光热刺激与化疗药物，该系统有效抑制了纤维肉瘤细胞的侵袭行为，展示了其在药物筛选方面的潜力。

图1. 微凝胶和微型机器人用于单细胞及3D细胞实验的生物集成过程概念图。荧光显微镜配备785nm激光光源，用于光热驱动。TACSI微型机器人与支架微凝胶可实现单细胞黏附、后续运输及操控；自组装微肿瘤则为热门控离子通道激活、细胞间通讯及癌症侵袭研究的三维细胞实验提供支持。

图2. 支架微凝胶与TACSI微型机器人的制备及表征

图3. 基于TACSI微型机器人的运动及靶向细胞运输

图4. 微型机器人辅助的球状体形成

图5. 3D环境中的热驱动与传感

图6. 化疗与光热联合作用降低癌症侵袭能力及细胞活力

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202508807

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