您的位置: 复禾首页 > 中医 > 热点聚焦 > 前沿资讯 > 正文

细菌改造成微型机器人,精准输送药物用于癌症治疗

发布时间: 2022-08-05 13:20

用手机扫描二维码 在手机上继续观看

手机查看

细菌会被化学梯度吸引,如低氧水平或高酸度环境,这在肿瘤组织附近很常见。在肿瘤组织附近注射细菌来治疗癌症被称为细菌介导的肿瘤治疗。细菌会在肿瘤组织中富集生长,从而激活患者的免疫系统对抗肿瘤。

早在20世纪末的100多年前,美国外科医生威廉柯利(William Coley)就发现细菌感染可以导致肿瘤消退,并利用灭活的细菌对抗恶性肿瘤,这也是人类第一次癌症免疫治疗。

细菌改造成微型机器人,精准输送药物用于癌症治疗

大肠杆菌是一种多功能细菌,可以快速游动,可以在从液体到高粘性组织的各种物质中导航,并且它们还具有高度灵敏的传感能力。在过去的几十年里,科学家们一直在寻找进一步提高大肠杆菌能力的方法,希望通过给它们配备额外的成分来帮助它们对抗癌细胞。

最近,德国马普智能系统研究所(MPI-IS)的研究人员发表了一篇研究论文,题为:在科学进展,磁可控细菌机器人在3D生物基质中移动,用于刺激响应的货物运输。

这项研究将机器人技术与生物学相结合,为大肠杆菌组装人工组件,构建可携带药物分子的移动生物融合微型机器人。它可以在磁场的引导下导航3D生物材料,并向肿瘤输送抗癌药物。

该研究的通讯作者梅廷斯蒂博士表示,基于具有医疗功能的细菌的生物融合微型机器人有一天可以更有效地对抗癌症,这代表了一种离我们目前的癌症治疗不远的新方法。医用微型机器人在发现和破坏肿瘤细胞方面的作用可能是巨大的。这项研究也是基础科学研究造福社会的一个好例子。

融合微机器人(Fusion micro-robot)是一种将活体微生物(如细菌或藻类)与人工部件(如纳米载体)相结合,形成内部推进、传感和靶向机制的自功能微机器人。在不同类型的微型机器人中,细菌驱动的生物融合微型机器人脱颖而出,成为医用微型机器人的理想候选。

细菌改造成微型机器人,精准输送药物用于癌症治疗

但在实践中,给细菌添加人工成分并不容易,这涉及到复杂的化学反应。大多数用于设计生物融合微型机器人的技术也可能对细菌本身产生不利影响,也可能干扰细菌的运动或改变其蛋白质表达。目前细菌生物融合的设计缺乏高通量、易于构建的人工部件,因此构建的细菌融合微型机器人在推进、有效载荷、组织穿透、时空操作等方面往往表现不佳。

在这项最新的研究中,研究小组首先将纳米脂质体附着在大肠杆菌上,其中封装了水溶性化疗药物阿霉素(DOX)。吲哚菁绿(ICG)也包埋在这些纳米脂质体的脂质双层中。ICG是一种医用荧光燃料,在近红外光的照射下会熔化。因此,这是一种具有光热活性的脂质体质粒。包埋在纳米脂质体脂质双层中的ICG在吸收近红外光(NIR)后,会熔化并导致脂质体的结构变化和脂质体中所载治疗药物的释放。

研究小组还将磁性纳米粒子(氧化铁纳米粒子)附着在细菌上。在磁场的作用下,这些氧化铁纳米颗粒可以控制和助推大肠杆菌的运动。这些纳米脂质体和磁性纳米颗粒通过难以被破坏的链霉亲和素和生物素复合物与细菌连接。

接下来,在体外实验中,研究团队证实了这种细菌生物融合微型机器人可以通过磁场精确导航,并向肿瘤释放化疗药物。

接下来,研究小组进一步在粘性胶原蛋白凝胶(类似于肿瘤组织)中进行了测试。实验结果表明,这些细菌生物融合微机器人在磁场的作用下,可以穿越不同硬度和孔隙率的胶原凝胶。这表明这些微型机器人可以在磁场的引导下,在有限且多孔的生物微环境中渗透和移动。一旦这些微型机器人聚集在肿瘤上,它们就会受到近红外光(NIR)的照射,从而触发纳米脂质体的融化过程,释放出它们携带的化疗药物。肿瘤本身附近pH值较低的酸性环境也会导致纳米脂质体破裂,因此药物会在肿瘤附近自动释放。

想象一下,把这种基于细菌的微型机器人注射到癌症患者体内。在磁场的引导下,可以说这些微型机器人导航到了肿瘤。一旦有足够多的微型机器人包围肿瘤,它们就可以开始近红外光照射,并触发化疗药物的释放。这不仅可以唤醒免疫系统,还可以通过释放化疗药物来帮助摧毁肿瘤。这种给药方式微创、无痛、对患者毒性最小,药物会在肿瘤内发挥作用,避免了对身体其他部位的伤害。

总之,最新研发的细菌生物融合微型机器人优于之前报道的基于大肠杆菌的微型机器人。它保留了大肠杆菌本身的运动能力,还表现出在磁场的引导下通过生物材料在肿瘤内导航和定殖的能力,然后可以根据需要释放装载的抗癌药物。

总的来说,这里介绍的细菌生物杂交的设计为多功能医用微型机器人提供了一个系统化、高通量的平台,能够克服生物屏障,响应刺激主动释放治疗药物。

更多健康资讯请点击医药头条,为您带来更多精彩内容!

免责声明:本页面信息为第三方发布或内容转载,仅出于信息传递目的,其作者观点、内容描述及原创度、真实性、完整性、时效性本平台不作任何保证或承诺,涉及用药、治疗等问题需谨遵医嘱!请读者仅作参考,并自行核实相关内容。如有作品内容、知识产权或其它问题,请发邮件至suggest@fh21.com及时联系我们处理!
看病要趁早,不等待 不排队,全国知名专家 在线挂号
扫描左侧二维码,关注微信号:复禾健康,求医更省时更省心

相关推荐

intj最像机器人的人
intj最像机器人的人
INTJ个性为何被称为“最像机器人”的人?INTJ个性(建筑师型人格)常因其冷静理性、目标导向和精准规划被冠以“最像机器人”的称号。这种性格的人往往思维缜密,擅长战略规划,对感情的表达较为克制,因此在人际交往中容易显得冷漠。然而,这种理性并不等于无情,而是一种对现实的高度关注和掌...[详细]
发布于 2025-01-07

最新推荐

男性抗衰专家坦言:40岁后不保养这些,再有钱也买不回青春
男性抗衰专家坦言:40岁后不保养这些,再有钱也买不回青春
一位知名男科专家在最近的学术会议上分享了一个令人深思的案例:45岁的成功企业家李总,身家过亿,却在体检时发现自己的生理年龄已经接近60岁。睾酮水平下降40%,性功能明显减退,就连妻子都开始抱怨他像换了个人。很多成功男性以为有钱就能买回健康,...[详细]
2025-07-21 17:05
北京嘉禾妇儿医院早孕关爱门诊: 用红色初心守护孕育起点,以专业温情护航生命之始
北京嘉禾妇儿医院早孕关爱门诊: 用红色初心守护孕育起点,以专业温情护航生命之始
为深入贯彻国家关于优化生育政策、促进人口长期均衡发展的战略部署,积极响应国家卫生健康委员会关于开展早孕关爱行动的核心精神,深入践行全生命周期健康管理理念,北京嘉禾妇儿医院怀揣着为人民健康服务的红色初心,设立早孕关爱门诊。这是我院坚定践行“以...[详细]
2025-07-21 16:29
湿热天血糖血脂不稳?通络养生八字经健脾妙招请收好
湿热天血糖血脂不稳?通络养生八字经健脾妙招请收好
炎炎夏日,暑热与湿气交织。这种气候,最容易盯上人体的脾胃,脾胃一旦被“侵扰”,各种不适便会接踵而至:血糖血脂悄悄波动、白天总觉得疲倦乏力、晚上又被烦躁失眠缠上……这就是人们常说的“苦夏”。尤其是血脂血糖偏高的三高人群,在高温天里脾胃更脆弱,...[详细]
2025-07-21 16:05
三伏天迎来中医热,冬病夏治和中医健康管理深受追捧
三伏天迎来中医热,冬病夏治和中医健康管理深受追捧
入伏以来,持续的高温天气不仅带来了暑热,掀起了盛夏养生热潮。在重庆市各中医门诊,记者看到,康复、针灸和诊疗室排着长队,艾烟袅袅之中是医师们忙碌的身影。“从早上七点半开始,一直到午休前,都是人。”有医师告诉记者,除了中老年人外,现在很多年轻人...[详细]
2025-07-21 15:04
“做把钉子撬起来的人” 稳健医疗董事长李建全在链博会做《绿色实践》主题发言
“做把钉子撬起来的人” 稳健医疗董事长李建全在链博会做《绿色实践》主题发言
7月18日下午,第三届中国国际供应链促进博览会(以下简称“链博会”)健康生活主题活动现场气氛热烈。作为健康生活链链主企业,稳健医疗、全棉时代创始人李建全分享了《稳健医疗与全棉时代的绿色实践》主题演讲,讲述了从棉花历史到绿色生产、从医疗创新到...[详细]
2025-07-21 13:15
稳健医疗携手饿了么启动“城市守护者”计划 为20万外卖骑手筑牢健康防线
稳健医疗携手饿了么启动“城市守护者”计划 为20万外卖骑手筑牢健康防线
7月17日,饿了么北京骑士驿站迎来一场充满温情的公益行动。稳健医疗联合饿了么共同发起“城市守护者”计划,向全国20万外卖骑手捐赠价值150万元的医疗物资,构建职业健康防护体系。聚焦骑手健康痛点彰显了“医疗向善”的社会价值外卖骑手日均骑行超8...[详细]
2025-07-21 13:12
成都普济中医药研究院!受邀参与第三届西南肿瘤免疫治疗多学科大会
成都普济中医药研究院!受邀参与第三届西南肿瘤免疫治疗多学科大会
2025年7月18-19日,四川省国际医学交流促进会肿瘤免疫治疗专业委员会第三次学术会议暨第三届西南肿瘤免疫治疗多学科大会将于成都锦江宾馆举行;成都普济中医药研究院受邀参加此次会议!此次会议由四川省国际医学交流促进会主办,四川省国际医学交流...[详细]
2025-07-18 13:36
医院动态 特色诊疗