智能化的微型機(jī)器人，可游過(guò)生物屏障向細(xì)胞輸送藥物

（文章來(lái)源：環(huán)球創(chuàng)新智慧）

近年來(lái)，微型機(jī)器人已經(jīng)逐步成為一個(gè)牽動(dòng)眾多領(lǐng)域向縱深發(fā)展的新興學(xué)科。這些機(jī)器人體型微小，有的如昆蟲一般，有的甚至更小，但是它們卻在醫(yī)療、制造、農(nóng)業(yè)、通信、航海、航空等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。特別是在醫(yī)療健康領(lǐng)域，微型機(jī)器人的作用主要體現(xiàn)在特定位置給藥或者精準(zhǔn)手術(shù)。

微型折紙機(jī)器人經(jīng)壓縮后放入可吞咽膠囊中，在膠囊溶解后將自己打開(kāi)，并接受外部磁場(chǎng)控制在胃壁上爬動(dòng)，移除誤吞的紐扣電池或者修復(fù)傷口。

微型膠囊機(jī)器人可以封裝細(xì)胞和藥物，并將其釋放到人體的目標(biāo)部位。微米級(jí)的微型生物混合機(jī)器人可以游遍全身，并向腫瘤輸送藥物，或者提供其他的載物功能。細(xì)菌的自然環(huán)境感知傾向，意味著它們可以朝著某些特定化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)航，或者被磁場(chǎng)或者聲音信號(hào)遠(yuǎn)程控制。

可重構(gòu)的微型機(jī)器人，受細(xì)菌運(yùn)動(dòng)方式啟發(fā)，在電磁場(chǎng)遠(yuǎn)程控制下，可在人體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行給藥或者手術(shù)。涂有血細(xì)胞和血小板混合物薄膜的納米機(jī)器人的彩色掃描電鏡圖像。這種微型機(jī)器人可由超聲波驅(qū)動(dòng)，在血液中游動(dòng)，去除有害的細(xì)菌及其產(chǎn)生的毒素。

為了確保成功，這些微型生物機(jī)器人必須由可通過(guò)身體免疫應(yīng)答的材料組成，也必須能夠快速游遍黏稠的環(huán)境，并穿透組織細(xì)胞來(lái)輸送藥物。

在一篇于本周發(fā)表在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)出版的《APL Bioengineering》雜志上的論文中，研究人員們通過(guò)將一種經(jīng)基因工程處理的大腸桿菌 MG1655 亞株與紅細(xì)胞膜納米載體（由紅細(xì)胞制成的小型結(jié)構(gòu)）融合到一起，制造出了生物混合的細(xì)菌微型游泳機(jī)器人。

紅細(xì)胞膜納米載體，是通過(guò)清空紅細(xì)胞，保留細(xì)胞膜并將它們過(guò)濾到納米級(jí)，從紅細(xì)胞中提取的納米囊泡。這些微型紅細(xì)胞載體，利用生物素與鏈酶親和素之間強(qiáng)大的非共價(jià)生物鍵，附著在細(xì)菌膜上。這個(gè)過(guò)程保留了兩種重要的紅細(xì)胞膜蛋白：附著在紅細(xì)胞膜納米載體所需的 TER119 以及防止巨噬細(xì)胞攝取的 CD47。

大腸桿菌 MG1655 充當(dāng)了一種生物致動(dòng)器，成為了一種利用鞭毛旋轉(zhuǎn)的分子引擎，在身體中開(kāi)展機(jī)械驅(qū)動(dòng)工作?？茖W(xué)家們采用了定制的二維物體追蹤算法以及作為原始數(shù)據(jù)拍攝的20個(gè)視頻來(lái)記錄它們的表現(xiàn)，從而評(píng)估細(xì)菌的游泳能力。

攜帶紅細(xì)胞膜納米載體、生物混合的微型游泳機(jī)器人的游泳速度，比其他大腸桿菌驅(qū)動(dòng)、基于微型粒子、生物混合的游泳機(jī)器人要快40%，并且研究表明，由于紅細(xì)胞膜納米載體的納米尺寸以及紅細(xì)胞膜納米載體在細(xì)菌膜上的覆蓋密度的調(diào)整，免疫應(yīng)答會(huì)減弱。

這些生物混合的游泳機(jī)器人因?yàn)橛蔚酶?，所以能更快地輸送藥物，而且因?yàn)樗鼈兊某煞郑瑫?huì)遇到更少的免疫應(yīng)答。研究人員們計(jì)劃繼續(xù)他們的工作，進(jìn)一步調(diào)整對(duì)微型機(jī)器人的免疫清除，并研究它們?nèi)绾未┩讣?xì)胞并在腫瘤微環(huán)境中釋放藥物。
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