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超聲指揮細菌—細胞生物機器人，助力藥物遞送
作者：刁雯蕙      來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司  http://www.xhztyn.cn
微納生物機器人具有行為精準可控、功能多樣性及優(yōu)異的生物相容性等特點，是實現(xiàn)精準醫(yī)療和復(fù)雜生物任務(wù)的理想工具。然而，如何有效地控制微納生物機器人的運動和功能仍是領(lǐng)域內(nèi)研究的難點。
超聲在深層生物組織中具有良好的穿透性，能夠?qū)崿F(xiàn)非侵入式、遠程精確操控，對生物體安全性高，在微納生物機器人領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。
12月21日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院研究員蔡林濤團隊和馬騰團隊聯(lián)合在《生物技術(shù)趨勢》上發(fā)表最新成果。研究團隊成功開發(fā)了一種具有自主缺氧感知和超聲響應(yīng)功能的細菌-細胞生物機器人（PR-robot），通過缺氧靶向聯(lián)合超聲操控，實現(xiàn)腫瘤深層滲透和生成腫瘤特異性血栓，最終實現(xiàn)高效精準治療。
據(jù)介紹，該生物機器人具有較長的體內(nèi)循環(huán)時間，可自主靶向腫瘤區(qū)域，提高了腫瘤特異性富集效率。同時，紅細胞的特殊結(jié)構(gòu)增強了PR-robot的聲阻抗，使PR-robot能夠以生物集群方式被超聲鑷精確控制和驅(qū)動，甚至穿越生物屏障、深度滲透到腫瘤組織內(nèi)部，生物群的涌入誘導(dǎo)腫瘤特異性血栓的形成，協(xié)同光合細菌增強光熱抗腫瘤效果。
研究團隊進行了一系列體外和體內(nèi)實驗，以驗證生物群的超聲可控性和深度滲透的有效性以及生物安全性。研究顯示，超聲鑷能夠抓取PR-robots形成生物群集，同時還能精準操控生物群沿著既定路線自主運動，甚至在逆流中前進。而生物群可在超聲操控下，能夠有序穿越屏障，實現(xiàn)深度滲透。
在小鼠體內(nèi)研究中，PR-robots被尾靜脈注射后，能夠利用細菌的缺氧感知能力和紅細胞的保護作用，高效靶向到腫瘤區(qū)域，研究人員通過超聲鎳捕獲這些PR-robots，并驅(qū)動生物群向腫瘤組織內(nèi)部滲透，隨著PR-robots的涌入，腫瘤組織內(nèi)部形成大量腫瘤特異性血栓，可協(xié)同增強光熱治療效果。
該微型生物機器人的開發(fā)為基于超聲驅(qū)動控制的藥物深層遞送，以及相關(guān)疾病的治療提供了全新的技術(shù)手段和設(shè)計理念。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2024.11.018
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