智能化的微型機器人，可游過生物屏障向細胞輸送藥物

（文章來源：環(huán)球創(chuàng)新智慧）

近年來，微型機器人已經(jīng)逐步成為一個牽動眾多領域向縱深發(fā)展的新興學科。這些機器人體型微小，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、航空等諸多領域發(fā)揮著巨大作用。特別是在醫(yī)療健康領域，微型機器人的作用主要體現(xiàn)在特定位置給藥或者精準手術。

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

微型膠囊機器人可以封裝細胞和藥物，并將其釋放到人體的目標部位。微米級的微型生物混合機器人可以游遍全身，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物質(zhì)進行導航，或者被磁場或者聲音信號遠程控制。

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

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

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

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

大腸桿菌 MG1655 充當了一種生物致動器，成為了一種利用鞭毛旋轉(zhuǎn)的分子引擎，在身體中開展機械驅(qū)動工作?？茖W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個視頻來記錄它們的表現(xiàn)，從而評估細菌的游泳能力。

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

這些生物混合的游泳機器人因為游得更快，所以能更快地輸送藥物，而且因為它們的成分，會遇到更少的免疫應答。研究人員們計劃繼續(xù)他們的工作，進一步調(diào)整對微型機器人的免疫清除，并研究它們?nèi)绾未┩讣毎⒃谀[瘤微環(huán)境中釋放藥物。
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