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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://qp8008.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)療和復雜生物任務的理想工具。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域內研究的難點。
超聲在深層生物組織中具有良好的穿透性，能夠實現(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域具有重要的應用潛力。
12月21日，中國科學院深圳先進技術研究院研究員蔡林濤團隊和馬騰團隊聯(lián)合在《生物技術趨勢》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，紅細胞的特殊結構增強了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動，甚至穿越生物屏障、深度滲透到腫瘤組織內部，生物群的涌入誘導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，并驅動生物群向腫瘤組織內部滲透，隨著PR-robots的涌入，腫瘤組織內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)為基于超聲驅動控制的藥物深層遞送，以及相關疾病的治療提供了全新的技術手段和設計理念。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2024.11.018
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