微型藻類微型機器人可以改變肺癌治療

腫瘤傳播到肺部，或肺轉(zhuǎn)移，在領(lǐng)域中構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)癌癥治療。

常規(guī)化療經(jīng)常達不到要求因為它效率低下。它不直接靶向肺部，而是以足夠高的濃度積累以殺死腫瘤。

我的同事和我從王實驗室和張研究組在加州大學圣地亞哥分校，在過去的五年里一直在開發(fā)生物混合微型機器人，由天然和合成材料制成的微小物體，可用于醫(yī)學。

在我們新發(fā)表的研究中，我們做了一個基于綠色微藻的生物混合微型機器人可以將化療直接輸送到肺部并治療肺轉(zhuǎn)移。

藻類藥物遞送

合成微型機器人通常由難以制造的剛性金屬或聚合物結(jié)構(gòu)制成。它們無法進入某些器官和組織，并且可能對人類有毒。

微藻克服了這些問題。首先，微藻可以自主移動通過使用稱為鞭毛的毛發(fā)狀附屬物來推動自己通過肺部等器官。他們是毒性較小與其他微生物相比。他們也是更便宜，更容易生產(chǎn).

我們的生物混合微型機器人 – 稱為藻類-NP（DOX）-機器人– 結(jié)合了制藥中常用的微觀、活的綠色微藻，萊茵衣藻 Chlamydomonas reinhardtii，納米顆粒涂有紅細胞膜。

細胞膜作為一種天然的“偽裝”，以增強微型機器人的生物相容性，并防止其受到患者免疫系統(tǒng)的攻擊。納米顆粒內(nèi)有一種常見的化療藥物，稱為多柔比星。

我們在有肺轉(zhuǎn)移的小鼠中測試了基于藻類的微型機器人。通過氣管施用這些基于藻類的微型機器人，我們可以將藥物直接輸送到肺部，并最大限度地減少對其他器官的副作用。

一旦進入肺部，我們基于藻類的微型機器人就可以游泳并將藥物分布在肺組織中。它還可以逃避肺部免疫細胞的破壞，使藥物逐漸從納米顆粒中釋放出來。

與不能自行移動的游離藥物和靜態(tài)藥物負載納米顆粒相比，我們的生物混合微型機器人積累的濃度更高，在肺部的保留時間更長。

通過更有效地向患病的肺組織提供化療，我們的生物混合微型機器人通過縮小肺部腫瘤和延長治療小鼠的存活率來顯著改善治療結(jié)果。

用我們的藻類微型機器人治療的小鼠的中位存活時間增加了 40%，將存活期從 27 天延長到 37 天。

免疫細胞最終將微型機器人分解成無毒的成分，并將它們完全從體內(nèi)清除。

生物工程治療

我們的研究結(jié)果表明，生物混合微型機器人提供了一種強大的方法，可以將藥物輸送到肺部以治療肺部疾病。

我們之前使用我們的綠色微藻微型機器人平臺來治療急性肺肺炎.我們現(xiàn)在專注于治療其他具有挑戰(zhàn)性的肺部相關(guān)疾病，例如囊性纖維化和特發(fā)性肺纖維化。

我們還在努力建立一種更有效、無創(chuàng)地交付我們的生物混合微型機器人的方法。集成其他運動控制策略，例如磁導或超聲波捕獲，可以增強體內(nèi)特定靶點的藥物積累。

我們的生物混合微型機器人還需要一段時間才能出現(xiàn)在臨床上。但總的來說，將活微藻與細胞膜涂層的納米顆粒相結(jié)合來遞送藥物可以幫助為生物工程癌癥治療奠定基礎(chǔ)。

李正興，材料科學與工程博士候選人，加州大學圣地亞哥分校

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