【儀表網 研發快訊】 人類對微納機器人的想象由來已久。20世紀60年代，科幻電影《神奇旅程》描述了一個縮小到細胞大小的“微型潛艇”進入人體的奇遇。現實世界中，科學家從未停止對微納機器人的探索，特別是具有自我推進和導航能力的微納生物機器人因可到達現有醫療器械難以企及的微觀區域，有望實現疾病的精準診療，革新傳統醫學，因而備受關注。然而，由于體內存在多重生理屏障，開發能夠適應微環境的變化，將藥物精準遞送到遠程病灶的微納機器人頗具挑戰性。
2月23日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫藥與技術研究所納米醫療與技術研究中心蔡林濤團隊在Science Advances上，發表了題為Twin-bioengine self-adaptive micro/nanorobots using enzyme actuation and macrophage relay for gastrointestinal inflammation therapy的研究論文。該工作開發了一款雙引擎自適應的酵母微納生物機器人，能夠像“納米快遞員”一樣，通過生物酶與巨噬細胞引擎的切換(Enzyme-Macrophage-Switching，EMS)穿透人體多重生理屏障，實現精準地將藥物遞送到遠程炎癥病灶。
大自然合成了大量結構復雜、性能優越的材料，為構建具有優良生物相容性的智能微納生物機器人提供了靈感。該工作提出了以酵母益生菌來源的酵母微囊為活性材料，通過將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶偶聯在包裹納米藥物的酵母微囊表面，制備了具有不對稱結構的酵母微納生物機器人(TBY-robot)。經口服后，TBY-robot能夠利用腸道內天然的葡萄糖濃度梯度穿透黏液屏障，通過腸上皮微褶皺細胞跨過腸上皮屏障，在派爾氏結內自切換為巨噬細胞引擎，進而利用巨噬細胞的炎癥趨化性，經過淋巴循環和血液循環，精準地將藥物遞送到遠程炎癥部位。在小鼠結腸炎模型和胃炎模型中的研究顯示，TBY-robot可提高藥物的富集約1000倍，降低了炎癥反應并緩解了疾病的癥狀。
TBY-robot如同“納米快遞員”，派爾氏結類似“中轉站”，通過切換不同的交通工具，將貨物精準地遞送到目的地。酵母微納生物機器人的開發，為胃腸道炎癥和其他炎癥相關疾病的治療提供了全新的技術手段。研究工作得到國家自然科學基金、科技部、廣東省科技廳、深圳市科技創新委員會等的支持。
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