SCOPUS
SCIE
A simple and rapid fabrication method for biodegradable drug-encapsulating microrobots using laser micromachining, and characterization thereof
저자
Kim, Jin-young ; Jeon, Sanghun ; Lee, Jieun ; Lee, Seungmin ; Lee, Jeonghun ; Jeon, Byoung Ok ; Jang, Jae Eun ; Choi, Hongsoo
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
276-287(12쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Magnetically manipulated biodegradable microrobots that encapsulate drugs from the outset are produced in a novel, simple way using UV-laser micro-machining. This method enables multiple microrobots to be produced rapidly, without the need for post-drug encapsulation or polymerization by light exposure, which may cause the drug compound to denature. The microrobot consists of poly (dl-lactic-co-glycolic acid) (PLGA), iron (Fe) particles and 5-fluorouracil (5-FU) as biodegradable, magnetic and drug material, respectively. The fabricated microrobots are precisely and remotely controlled in a fluidic environment by external magnetic fields. To prove the feasibility of targeted drug delivery, the drug release is profiled as a function of time, biodegrading in aqueous solution at 37 °C over 6 weeks. The Fe concentration has a significant effect on the biodegradation rate of the microrobots. The amount of drug encapsulated can be controlled by adjusting the concentration of the drug in the PLGA/Fe/5-FU mixture whilst fabricating the microrobots. Approximately 0.013 μg of 5-FU is released from a single PLGA/Fe/5-FU microrobot over a period of 6 weeks. In addition, we have conducted drug testing with human colorectal cancer (HCT116) cells to investigate the effect of drugs released from our microrobots on cancer cells. While no significant reduction in live cell ratio was observed with the controls, it decreased approximately 20% when cells were cultured with the PLGA/Fe/5-FU microrobot for 2 days. It presents that 5-FU was delivered from the microrobot to cancer cells and negatively affected them.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The magnetically actuated biodegradable microrobot that encapsulates a drug from the outset has been fabricated for targeted drug treatment. </LI> <LI> A novel, simple fabrication has been suggested to make such microrobots by using UV-laser micro-machining and PLGA/Fe/5-FU materials, which can be applicable to mass production without denaturization of drugs. </LI> <LI> The fabricated microrobots were wirelessly and precisely controlled in the fluid by external magnetic fields. </LI> <LI> Drug release from the microrobot during biodegradation in an aqueous solution has been profiled as a function of time. </LI> <LI> Drug(5-FU) was successfully released and delivered from the developed PLGA/Fe/5-FU microrobots to cancer cells, negatively affecting them. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>The magnetically actuated biodegradable microrobot that encapsulates a drug from the outset is demonstrated for targeted drug treatment. A novel, simple fabrication is suggested to make such microrobots by using UV-laser micro-machining and PLGA/Fe/5-FU materials. The fabricated microrobots are precisely controlled in the fluid by external magnetic fields. Drug release from the microrobot during biodegradation is investigated in an aqueous solution.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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