人們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。而在現(xiàn)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，因其可以到達現(xiàn)有器械難以企及的微觀區(qū)域和精準度而受到廣泛關(guān)注。　

　　北京時間2月23日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)藥所納米醫(yī)療與技術(shù)研究中心蔡林濤團隊在國際學術(shù)期刊Science Advances上發(fā)表了題為“Twin-bioengine self-adaptive micro/nanorobots using enzyme actuation and macrophage relay for gastrointestinal inflammation therapy”的文章。該工作成功開發(fā)了一款雙引擎自適應(yīng)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(xiàn)精準的將藥物遞送到遠程炎癥病灶。 

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　　具有自我推進和導航能力的微納生物機器人因其可以到達現(xiàn)有醫(yī)療器械難以企及的微觀區(qū)域，有望實現(xiàn)疾病的精準診療，革新傳統(tǒng)醫(yī)學，因此受到廣泛關(guān)注。但是，由于體內(nèi)存在多重生理屏障，開發(fā)能夠適應(yīng)微環(huán)境的變化，將藥物精準遞送到遠程病灶的微納機器人仍然具有挑戰(zhàn)性。 

　　大自然合成了大量結(jié)構(gòu)復雜、性能優(yōu)越的材料，為構(gòu)建具有優(yōu)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(lián)在包裹納米藥物的酵母微囊表面，制備了具有不對稱結(jié)構(gòu)的酵母微納生物機器人（TBY-robot）。 

　　經(jīng)口服后，TBY-robot能夠利用腸道內(nèi)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(jié)內(nèi)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(jīng)過淋巴循環(huán)和血液循環(huán)，精準的將藥物遞送到遠程炎癥部位。在小鼠結(jié)腸炎模型和胃炎模型中的結(jié)果顯示，TBY-robot能夠提高藥物的富集約1000倍，極大的降低了炎癥反應(yīng)并緩解了疾病的癥狀。 

　　TBY-robot像“納米快遞員”，派爾氏結(jié)類似于“中轉(zhuǎn)站”，通過切換不同的交通工具，將貨物精準的遞送到目的地。酵母微納生物機器人的成功開發(fā)為胃腸道炎癥和其他炎癥相關(guān)疾病的治療提供了全新的技術(shù)手段。 　 

　　深圳先進技術(shù)研究院蔡林濤研究員、潘宏副研究員和鄭明彬博士為通訊作者，中國科學院大學博士生張保珍為第一作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、廣東省科技廳、深圳市科創(chuàng)委等科技項目的資助。 

雙引擎自適應(yīng)酵母微納生物機器人治療胃腸炎的研究 

酵母微納生物機器人通過EMS實現(xiàn)遠程精準的炎癥病灶遞藥