Abstract Neurodegenerative diseases generally result in irreversible neuronal damage and neuronal death. Cell therapy shows promise as a potential treatment for these diseases. However, the therapeutic targeted delivery of these cells and the in situ provision of a suitable microenvironment for their differentiation into functional neuronal networks remain challenging. A highly integrated multifunctional soft helical microswimmer featuring targeted neuronal cell delivery, on‐demand localized wireless neuronal electrostimulation, and post‐delivery enzymatic degradation is introduced. The helical soft body of the microswimmer is fabricated by two‐photon lithography of the photocurable gelatin–methacryloyl (GelMA)‐based hydrogel. The helical body is then impregnated with composite multiferroic nanoparticles displaying magnetoelectric features (MENPs). While the soft GelMA hydrogel chassis supports the cell growth, and is degraded by enzymes secreted by cells, the MENPs allow for the magnetic transportation of the bioactive chassis, and act as magnetically mediated electrostimulators of neuron‐like cells. The unique combination of the materials makes these microswimmers highly integrated devices that fulfill several requirements for their future translation to clinical applications, such as cargo delivery, cell stimulation, and biodegradability. The authors envision that these devices will inspire new avenues for targeted cell therapies for traumatic injuries and diseases in the central nervous system.

Motile metal-organic frameworks (MOFs) are potential candidates to serve as small-scale robotic platforms for applications in environmental remediation, targeted drug delivery, or nanosurgery. Here, magnetic helical microstructures coated with a kind of zinc-based MOF, zeolitic imidazole framework-8 (ZIF-8), with biocompatibility characteristics and pH-responsive features, are successfully fabricated. Moreover, it is shown that this highly integrated multifunctional device can swim along predesigned tracks under the control of weak rotational magnetic fields. The proposed systems can achieve single-cell targeting in a cell culture media and a controlled delivery of cargo payloads inside a complex microfluidic channel network. This new approach toward the fabrication of integrated multifunctional systems will open new avenues in soft microrobotics beyond current applications.

Here we present room-temperature spin-dependent charge transport measurements in single-molecule junctions made of metalloporphyrin-based supramolecular assemblies. They display large conductance switching for magnetoresistance in a single-molecule junction. The magnetoresistance depends acutely on the probed electron pathway through the supramolecular wire: those involving the metal center showed marked magnetoresistance effects as opposed to those exclusively involving the porphyrin ring which present nearly complete absence of spin-dependent charge transport. The molecular junction magnetoresistance is highly anisotropic, being observable when the magnetization of the ferromagnetic junction electrode is oriented along the main molecular junction axis, and almost suppressed when it is perpendicular. The key ingredients for the above effect to manifest are the electronic structure of the paramagnetic metalloporphyrin, and the spinterface created at the molecule-electrode contact.

Abstract Here we present room‐temperature spin‐dependent charge transport measurements in single‐molecule junctions made of metalloporphyrin‐based supramolecular assemblies. They display large conductance switching for magnetoresistance in a single‐molecule junction. The magnetoresistance depends acutely on the probed electron pathway through the supramolecular wire: those involving the metal center showed marked magnetoresistance effects as opposed to those exclusively involving the porphyrin ring which present nearly complete absence of spin‐dependent charge transport. The molecular junction magnetoresistance is highly anisotropic, being observable when the magnetization of the ferromagnetic junction electrode is oriented along the main molecular junction axis, and almost suppressed when it is perpendicular. The key ingredients for the above effect to manifest are the electronic structure of the paramagnetic metalloporphyrin, and the spinterface created at the molecule–electrode contact.

The limited bioavailability, susceptibility to degradation, and adverse side effects of novel drugs often hinder their effective administration. Nanoparticles, with customizable properties and small size, have emerged as potential carriers, though their delivery efficiency remains low. With their ability to navigate fluid environments, micro- and nanorobots offer promising solutions to improve the delivery and retention of drugs at targeted tissues. The design and composition of these motile devices, often inspired by natural locomotion mechanisms, are currently being refined for improved biocompatibility, adaptability, and collective task performance. Recent research has focused on loading these devices with therapeutic agents and evaluating their efficacy in living organisms. While chemotherapy has been predominant, micro- and nanorobots also show significant potential for biological and physical therapies, and hybrid methods combining multiple therapies have demonstrated synergistic benefits. This review identifies major challenges, including the need for application-specific solutions, standardized performance evaluation methods, and the integration of engineering with pharmacology.

Abstract The initial delivery of small‐scale magnetic devices such as microrobots is a key, but often overlooked, aspect for their use in clinical applications. The deployment of these devices within the dynamic environment of the human body presents significant challenges due to their dispersion caused by circulatory flows. Here, a method is introduced to effectively deliver a swarm of magnetic nanoparticles in fluidic flows. This approach integrates a magnetically navigated robotic microcatheter equipped with a reservoir for storing the magnetic nanoparticles. The microfluidic flow within the reservoir facilitates the injection of magnetic nanoparticles into the fluid stream, and a magnetic field gradient guides the swarm through the oscillatory flow to a target site. The microcatheter and reservoir are engineered to enable magnetic steering and injection of the magnetic nanoparticles. To demonstrate this approach, experiments are conducted utilizing a spinal cord phantom simulating intrathecal catheter delivery for applications in the central nervous system. These results demonstrate that the proposed microcatheter successfully concentrates nanoparticles near the desired location through the precise manipulation of magnetic field gradients, offering a promising solution for the controlled deployment of untethered magnetic micro‐/nanodevices within the complex physiological circulatory systems of the human body.

Conductive metal-organic frameworks (MOFs) are crystalline, intrinsically porous materials that combine remarkable electrical conductivity with exceptional structural and chemical versatility. This rare combination makes these materials highly suitable for a wide range of energy-related applications. However, the electrical conductivity in MOF-based devices is often limited by the presence of different types of structural disorder. Here, the electrical transport characteristics of high quality Ni3(HITP)2 nanometer-thin films are reported. These findings reveal a tenfold difference in conductivity between the micro- and nano-scale, attributed to poor electrical connection among a limited number of crystalline grains. Average in-plane conductivity values at the micro- (σIP,micro = 0.7 ± 0.3 S cm-1) and nano- (σIP,nano = 6 ± 3 S cm-1) scales is determined, and the value of the inter-grain resistance, Rinter-grain = 40 kΩ is found. Using a 2D resistor network model with a 40 kΩ base resistance and scattered higher resistances, surface potential maps of in-operando MOF-based electrical devices are successfully reproduced. Additionally, a structure-property relationship that links the density and spatial distribution of electrical failures in inter-grain connections to the observed micro-scale conductivity in MOF thin films is established.

Iron oxide nanoparticles hold great potential for future biomedical applications but, to date, usually suffer from reduced magnetic properties compared to their bulk counterparts. The replacement of Fe(III) ions with Zn(II) ions can enhance their magnetic properties while keeping their biocompatibility characteristics. Yet, common synthesis methods for these highly magnetic particles require using environmentally harmful solvents, multiple steps, and postfunctionalization, all while being affected by poor scalability and high polydispersity. To address these challenges, in this study, a single‐step coprecipitation‐based method is developed to fabricate gelatin‐coated, zinc‐substituted, sub‐10 nm‐sized iron oxide nanoparticles exhibiting high saturation magnetization. This single‐step synthesis benefits from simplicity and robustness, capable of yielding large amounts of highly magnetic nanoparticles without the utilization of environmentally harmful or highly toxic reagents. Furthermore, in situ gelatin coating during the synthesis ensures particle stability in aqueous solutions over a wide range of pH and enhances cell compatibility. Systematic investigations show a direct correlation between the particles’ magnetization and the concentrations of Zn(II) and NaOH, where particles with a zinc‐to‐iron ratio of Zn:Fe = 0.18:2.82 reach a maximum saturation magnetization of 91.2 emu g −1 . Thus, these particles are promising candidates for biomedical applications.