人類對微納機(jī)器人的想象由來已久。20世紀(jì)60年代，科幻電影《神奇旅程》描述了一個縮小到細(xì)胞大小的“微型潛艇”進(jìn)入人體的奇遇。現(xiàn)實世界中，科學(xué)家從未停止對微納機(jī)器人的探索，特別是具有自我推進(jìn)和導(dǎo)航能力的微納生物機(jī)器人因可到達(dá)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(zhǔn)診療，革新傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，因而備受關(guān)注。然而，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(zhǔn)遞送到遠(yuǎn)程病灶的微納機(jī)器人頗具挑戰(zhàn)性。 

　　2月23日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所納米醫(yī)療與技術(shù)研究中心蔡林濤團(tuán)隊在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的研究論文。該工作開發(fā)了一款雙引擎自適應(yīng)的酵母微納生物機(jī)器人，能夠像“納米快遞員”一樣，通過生物酶與巨噬細(xì)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(zhǔn)地將藥物遞送到遠(yuǎn)程炎癥病灶。 

　　大自然合成了大量結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)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(jī)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(xì)胞跨過腸上皮屏障，在派爾氏結(jié)內(nèi)自切換為巨噬細(xì)胞引擎，進(jìn)而利用巨噬細(xì)胞的炎癥趨化性，經(jīng)過淋巴循環(huán)和血液循環(huán)，精準(zhǔn)地將藥物遞送到遠(yuǎn)程炎癥部位。在小鼠結(jié)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(yīng)并緩解了疾病的癥狀。 

　　TBY-robot如同“納米快遞員”，派爾氏結(jié)類似“中轉(zhuǎn)站”，通過切換不同的交通工具，將貨物精準(zhǔn)地遞送到目的地。酵母微納生物機(jī)器人的開發(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。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部、廣東省科技廳、深圳市科技創(chuàng)新委員會等的支持。 

　　論文鏈接 

雙引擎自適應(yīng)酵母微納生物機(jī)器人治療胃腸炎的研究  

酵母微納生物機(jī)器人通過EMS實現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)的炎癥病灶遞藥