微型游泳机器人有望在人类身体内部精准输送抗癌药物

加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发出一种被称为游泳机器人的微型机器人，它能够在肺部游泳，将抗癌药物直接输送到转移性肿瘤。这种方法在小鼠身上显示出希望，它抑制了已经转移到肺部的肿瘤的生长和扩散，从而与对照治疗相比提高了存活率。

研究结果详见6月12日发表在《科学进展》上的一篇论文。微型机器人是生物学和纳米技术的巧妙结合。它们是加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授约瑟夫·王、梁芳·张（音）实验室、艾伊索·李玉峰家族化学的共同努力。

为了制造微型机器人，研究人员将装满药物的纳米颗粒化学附着在绿藻细胞的表面。绿藻为微型机器人提供运动，使纳米颗粒能够在肺部高效游动，并将治疗有效载荷输送到肿瘤。

纳米颗粒由微小的可生物降解聚合物球体制成，球体上装有化疗药物阿霉素，并涂有红细胞膜。这种涂层起着至关重要的作用：它保护纳米颗粒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抗肿瘤作用。“它起着伪装的作用，”该研究的共同第一作者郑兴利（音）说，他是王和张的研究小组的纳米工程博士生。“这种涂层使纳米颗粒看起来像体内的红细胞，因此不会引发免疫反应。”

研究人员指出，这种携带纳米颗粒的藻类制剂是安全的。用于制造纳米颗粒的材料具有生物相容性，而所使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。

这项研究建立在王和张的团队之前使用类似的微型机器人治疗小鼠致命性肺炎的工作基础上。“这些是第一批在活体动物肺部安全测试的微型机器人。”王说。

在之前的工作中，微型机器人使用不同的药物和纳米颗粒的细胞膜组合来对抗引起肺炎的细菌的传播。通过调整这些成分，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，可以积极有效地在整个肺组织中输送治疗药物，以对抗肺部不同类型的致命疾病。”张说。

在当前的研究中，患有转移性肺黑色素瘤的小鼠接受了微型机器人的治疗，这些机器人通过插入气管的小管被注入肺部。接受治疗的小鼠的中位生存期为37天，比未接受治疗的小鼠的中位生存期27天有所改善，也优于仅接受药物或仅接受药物填充纳米颗粒而不含藻类的小鼠。

李表示：“微型机器人的主动游泳运动显著改善了药物在肺深部的分布，同时延长了滞留时间。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，从而在保持高存活率的同时，可能减少副作用。”

展望未来，该团队正在努力将这种微型机器人治疗推进到更大动物的试验中，最终目标是进行人体临床试验。