北理工《Advanced Materials》：用磁性仿生纤毛实现血管狭窄的检测与干预

血管狭窄的形成往往伴随着局部血流速度、壁面剪切应力和炎症微环境的连续变化，但现有临床评估仍更多依赖造影、血管内超声等侵入式手段，通常在症状出现或病变进展后才进行检查。此外，传统智能支架依赖植入式电子元件，容易面临长期稳定性、刚性失配和生物相容性等问题；药物洗脱支架也难以根据真实病灶状态进行动态释放调控。因此，如何在病程早期持续感知深部血流异常，并在炎症激活时同步实施局部干预，是该领域的重要挑战。

近期，北京理工大学郭玉冰、周天丰、武广昊教授团队在《Advanced Materials》发表题为“Nature-Inspired Magnetic Cilia for Detection and Early Intervention of Vascular Stenosis"的研究论文。研究团队提出一种仿生磁性人工纤毛平台（MAC），将无线血流监测与ROS响应型药物释放整合在同一系统中，为血管狭窄的早发现、早干预提供了新的技术思路。文章以博士生李磊为第一作者，郭玉冰、周天丰、武广昊为共同通讯作者。

首先，研究团队从天然纤毛的力学感知功能获得启发，利用摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）技术（ nanoArch® S140，精度：10μm ），并通过模塑、磁化与表面功能化构建MAC/Dex@NVs体系（图1）。血流冲击下，纤毛会发生弯曲变形，进而引起剩磁取向和外部磁场分布变化；这些变化可由外部高斯探头无线读取。与此同时，团队利用ROS敏感化学键将载抗炎药物的纳米囊泡锚定在纤毛表面，使装置兼具“感知+治疗"双重功能。

随后，团队围绕血管狭窄场景验证MAC的监测能力。体外实验表明，MAC磁信号的频率能够与外部流体脉动频率保持同步，且在一定范围内信号幅值会随流速升高而增加（图2）。

数值模拟进一步显示，在50%狭窄模型中，狭窄喉部形成局部高速射流，是纤毛受力和信号变化最敏感的位置。基于这一结果，研究人员构建不同狭窄收缩率模型，并在相同入口流量下比较其磁读出信号。结果表明，随着狭窄程度增加，MAC输出信号呈现显著的下降趋势，为连续监测狭窄进展提供了依据（图3）。

在治疗端，研究团队制备了巨噬细胞膜来源的载药纳米囊泡，并借助ROS敏感的thioketal连接分子与MAC耦合。当病灶区域活性氧水平升高时，纳米囊泡可从纤毛表面按需释放。进一步在内皮化狭窄芯片中，研究人员观察到释放出的Dex@NVs会沿狭窄下游近壁区域迁移、富集，并被内皮细胞摄取；功能实验显示，该过程可显著降低炎症激活内皮细胞的VCAM-1表达和IL-6分泌，证明平台具备微环境响应的局部抗炎干预潜力（图4）。

总结：这项工作构建了一个融合柔性仿生材料、无线磁信号读出与微环境响应治疗的诊疗一体化原型系统。与依赖植入式刚性电子器件的传统方案相比，MAC更柔顺、更贴近血管生理环境，也展示出面向智能支架和微创介入器械的应用潜力。