游泳微型机器人将抗癌药物输送到小鼠的转移性肺肿瘤中

加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发出了一种微型机器人，这种机器人能够在肺部游动，将抗癌药物直接输送到转移性肿瘤上。这种方法在小鼠身上显示出了良好的效果，它抑制了转移到肺部的肿瘤的生长和扩散，从而提高了与对照治疗相比的存活率。

该研究结果详细刊登在 6 月 12 日的《科学进展》杂志上。

这些微型机器人是生物学和纳米技术的巧妙结合。它们是 Joseph Wang 和 Liangfang Zhang 实验室的合作成果，两人都是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院 Aiiso Yufeng Li 家族化学和纳米工程系的教授。

为了制造微型机器人，研究人员将装有药物的纳米颗粒通过化学方法附着到绿藻细胞表面。绿藻为微型机器人提供运动，使纳米颗粒能够有效地在肺部游动，并将其治疗有效载荷输送到肿瘤。

纳米粒子由微小的可生物降解聚合物球制成，这些聚合物球载有化疗药物阿霉素，并被红细胞膜包裹。这种涂层起着至关重要的作用：它保护纳米粒子免受免疫系统的攻击，使它们能够在肺部停留足够长的时间以发挥其抗肿瘤作用。“它起到了伪装的作用，”研究共同第一作者、王和张研究小组的纳米工程博士生李正星说。“这种涂层使纳米粒子看起来像人体中的红细胞，因此不会引发免疫反应。”

研究人员指出，这种载有纳米颗粒的藻类配方是安全的。用于制造纳米颗粒的材料具有生物相容性，而所用的绿藻——莱茵衣藻，被美国食品和药物管理局认定为安全使用。

这项研究以王和张团队先前的研究为基础，他们使用类似的微型机器人治疗小鼠的致命肺炎。“这是第一批在活体动物肺部进行安全测试的微型机器人，”王说。

在之前的研究中，微型机器人使用纳米颗粒的不同药物和细胞膜组合来对抗引起肺炎的细菌的扩散。通过调整这些组件，该团队现在已经定制了微型机器人来对抗肺部癌细胞的扩散。“我们证明这是一种平台技术，可以积极有效地将治疗剂输送到整个肺组织，以对抗不同类型的致命肺部疾病，”张说。

在目前的研究中，黑色素瘤已转移到肺部的小鼠接受了微型机器人治疗，通过插入气管的小管将其送入肺部。接受治疗的小鼠的平均生存时间为 37 天，优于未接受治疗的小鼠以及仅接受药物治疗或接受不含藻类的药物填充纳米颗粒治疗的小鼠的 27 天平均生存时间。

“微型机器人的主动游动运动显著改善了药物向深层肺组织的分布，同时延长了滞留时间，”李说。“这种增强的分布和延长的滞留时间使我们能够减少所需的药物剂量，从而有可能减少副作用，同时保持较高的生存率。”

展望未来，该团队正致力于将这种微型机器人治疗方法推广到更大型动物的试验中，最终目标是进行人体临床试验。

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