个性化微型机器人穿越生物屏障向细胞输送药物

华盛顿，2020年4月7日-微米级的微型生物混合机器人可以在体内游泳，向肿瘤输送药物或提供其他载货功能。细菌具有感知环境的天然倾向，这意味着它们可以导航到某些化学物质，或者使用磁或声信号进行远程控制。

为了取得成功，这些微型生物机器人必须由可以被人类免疫反应消除的材料制成。它们还必须能够在粘稠的环境中快速游动，并穿透组织细胞来运输货物。

在本周由AIP Publishing在APL Bioengineering上发表的一篇论文中，研究人员通过将转基因大肠杆菌1655亚菌株与纳米红小体(由红细胞构成的小结构)相结合，创造了一种生物杂交细菌的微型游泳装置。

纳米红细胞是红细胞通过排空细胞、保留膜并过滤至纳米大小而衍生的纳米囊泡。这些微小的红细胞载体通过生物素和链霉亲和素之间的强非共价生物结合附着在细菌膜上。在这个过程中，红细胞的两种重要膜蛋白被保留下来：与纳米红细胞连接所需的TER119和阻止巨噬细胞摄取的CD47。

E.大肠杆菌MG 1655作为生物执行器，通过主体进行鞭毛带动旋转的分子发动机等机械工作。使用定制的2D对象跟踪算法来评估细菌的游泳能力，并使用20个视频作为原始数据来记录它们的性能。

生物混合微型游泳者携带具有红细胞和纳米红细胞的细菌的速度比其他基于基于大肠杆菌的颗粒的微型游泳者快40%，并且这项工作证明了由于纳米红细胞的纳米级尺寸和血红素密度的调节而降低了免疫反应。细菌膜上覆盖着纳米红细胞。

这些生物杂交游泳者由于其游泳速度可以更快地输送药物，并且由于其成分可以降低免疫反应。研究人员计划继续他们的工作，进一步调整微型机器人的免疫清除率，并研究它们如何穿透细胞并在肿瘤微环境中释放其货物。

作者梅廷西蒂说，“这项工作是实现开发和部署用于治疗货物运输的生物混合微型机器人这一总体目标的重要垫脚石。”“如果你将红细胞的大小降低到纳米水平，并将细菌的身体功能化，你将获得额外的优越性能，这对于将医用微型机器人变成临床来说至关重要。”

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