德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學(xué)家將機(jī)器人技術(shù)與生物學(xué)相結(jié)合，為大腸桿菌配備人工組件，構(gòu)建出生物混合機(jī)器人，未來有望執(zhí)行抗癌任務(wù)。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。
攜帶納米脂質(zhì)體和磁性納米粒子的細(xì)菌混合機(jī)器人。
圖片來源：阿庫勒珀格魯/《科學(xué)進(jìn)展》
大腸桿菌是多才多藝的“游泳健將”，可在高黏性液體中游弋，且具有極強(qiáng)的傳感能力。過去幾十年里，科學(xué)家們一直在尋找進(jìn)一步增強(qiáng)大腸桿菌“超能力”的方法，為其配備各式“武器”。
磁鐵引導(dǎo)細(xì)菌混合機(jī)器人，在合適的條件下釋放出藥物。
圖片來源：阿庫勒珀格魯/《科學(xué)進(jìn)展》
為構(gòu)建出這款機(jī)器人，研究小組將幾個(gè)納米脂質(zhì)體連接到每個(gè)大腸桿菌上，這些球形脂質(zhì)體外層包裹著吲哚菁綠（ICG，綠色顆粒），當(dāng)受到近紅外光照射時(shí)，ICG會(huì)融化。脂質(zhì)體的水性核心內(nèi)則包裹著水溶性化療藥物分子（DOX）。研究人員還在細(xì)菌上附著了磁性氧化鐵納米顆粒，當(dāng)暴露在磁場中時(shí)，這種磁性顆粒可以作為微生物高速運(yùn)動(dòng)的助推器。連接脂質(zhì)體和磁性顆粒與細(xì)菌的“繩索”則是一種非常穩(wěn)定且難以破壞的鏈霉親和素和生物素復(fù)合物。
研究人員解釋說，一旦這種生物微型機(jī)器人集結(jié)在腫瘤所在之處，近紅外激光會(huì)產(chǎn)生溫度達(dá)到55℃的光線，觸發(fā)脂質(zhì)體的熔化過程并釋放出其內(nèi)部封閉的藥物。此外，低pH值或酸性環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致納米脂質(zhì)體破裂，因此藥物會(huì)自動(dòng)釋放到腫瘤附近。
研究第一作者伯居爾·阿庫勒珀格魯說：“具有醫(yī)療功能的基于細(xì)菌的生物混合微型機(jī)器人未來或能更有效地與癌癥作斗爭。想象一下，我們將這種基于細(xì)菌的微型機(jī)器人注射到癌癥患者體內(nèi)，磁鐵可精確地將粒子導(dǎo)向腫瘤。一旦有足夠多的微型機(jī)器人圍繞腫瘤，我們就用激光照射，觸發(fā)藥物釋放。對患者來說，這種給藥方式是微創(chuàng)無痛、毒性最小的，藥物會(huì)在需要的地方，而非整個(gè)身體內(nèi)發(fā)揮作用。”
