2020年04月09日 | 智能化的微型机器人，可游过生物屏障向细胞输送药物

2020-04-09 来源：环球创新智慧

（文章来源：环球创新智慧）

近年来，微型机器人已经逐步成为一个牵动众多领域向纵深发展的新兴学科。这些机器人体型微小，有的如昆虫一般，有的甚至更小，但是它们却在医疗、制造、农业、通信、航海、航空等诸多领域发挥着巨大作用。特别是在医疗健康领域，微型机器人的作用主要体现在特定位置给药或者精准手术。

微型折纸机器人经压缩后放入可吞咽胶囊中，在胶囊溶解后将自己打开，并接受外部磁场控制在胃壁上爬动，移除误吞的纽扣或者修复伤口。

微型胶囊机器人可以封装细胞和药物，并将其释放到人体的目标部位。微米级的微型生物混合机器人可以游遍全身，并向肿瘤输送药物，或者提供其他的载物功能。细菌的自然环境感知倾向，意味着它们可以朝着某些特定化学物质进行导航，或者被磁场或者声音信号远程控制。

可重构的微型机器人，受细菌运动方式启发，在电磁场远程控制下，可在人体内运动，从而进行给药或者手术。涂有血细胞和血小板混合物薄膜的纳米机器人的彩色扫描电镜图像。这种微型机器人可由超声波驱动，在血液中游动，去除有害的细菌及其产生的毒素。

为了确保成功，这些微型生物机器人必须由可通过身体免疫应答的材料组成，也必须能够快速游遍黏稠的环境，并穿透组织细胞来输送药物。

在一篇于本周发表在美国物理联合会出版的《APL Bioengineering》杂志上的论文中，研究人员们通过将一种经基因工程处理的大肠杆菌 MG1655 亚株与红细胞膜纳米载体（由红细胞制成的小型结构）融合到一起，制造出了生物混合的细菌微型游泳机器人。

红细胞膜纳米载体，是通过清空红细胞，保留细胞膜并将它们过滤到纳米级，从红细胞中提取的纳米囊泡。这些微型红细胞载体，利用生物素与链酶亲和素之间强大的非共价生物键，附着在细菌膜上。这个过程保留了两种重要的红细胞膜蛋白：附着在红细胞膜纳米载体所需的 R119 以及防止巨噬细胞摄取的 CD47。

大肠杆菌 MG1655 充当了一种生物，成为了一种利用鞭毛旋转的分子引擎，在身体中开展机械驱动工作。科学家们采用了定制的二维物体追踪算法以及作为原始数据拍摄的20个视频来记录它们的表现，从而评估细菌的游泳能力。

携带红细胞膜纳米载体、生物混合的微型游泳机器人的游泳速度，比其他大肠杆菌驱动、基于微型粒子、生物混合的游泳机器人要快40%，并且研究表明，由于红细胞膜纳米载体的纳米尺寸以及红细胞膜纳米载体在细菌膜上的覆盖密度的调整，免疫应答会减弱。

这些生物混合的游泳机器人因为游得更快，所以能更快地输送药物，而且因为它们的成分，会遇到更少的免疫应答。研究人员们计划继续他们的工作，进一步调整对微型机器人的免疫清除，并研究它们如何穿透细胞并在肿瘤微环境中释放药物。
（责任编辑：fqj）